专利名称：一种高阻尼Mg-Si多孔复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及新材料成型技术，特别是涉及一种Mg-Si多孔高阻尼金属基复合材料及其烧结成型方法。
背景技术：
镁合金具有高比强度、比刚度，优异的导电、导热性，良好的阻尼减振和电磁屏蔽性能，在汽车、通讯、航空航天等领域中有着广泛的应用前景，但其存在弹性模量小、高温强度和抗蠕变性低、耐磨性差等不足，这极大地限制了其进一步工业应用。Mg-Si合金系中Si元素在基体中固溶度极低，以Mg2Si相出现，可保证基体良好的阻尼性能，因此，该合金系满足一相充当阻尼相而另一相充当强化相的基本条件，它是一种获得高性能镁合金的潜在合金系。Mg2Si相还具有耐高温、硬度高、弹性模量高等特点，可进一步获得良好的材料力学性能。多孔材料能提高材料的比强度、比刚度以及冲击韧性，同时 其孔隙能透过气、液介质吸收能量从而起缓冲作用，因此多孔材料的阻尼性能良好。
发明内容
本发明提供了一种Mg基多孔高阻尼复合材料及其制备方法，特别是通过采用常压高温反应烧结工艺来制备Mg-Si多孔高阻尼复合材料。具体技术方案
(I)样品制备
第一步，按照实验要求将纯Si粉与纯Mg粉按照一定比例均匀混合。第二步，在混合好的粉末加入重量百分比为O. Γ0. 5%的镁合金专用二号溶剂，然后把加了溶剂的混合粉末预制成型后装入密封的容器中。第三步，采取常压高温反应烧结工艺，即使用密封容器作为载体，待预制体放入其中后一并放入箱式电炉烧结，并将烧结温度控制在69(T720°C、烧结2 3小时便可制备Mg-Si金属多孔复合材料。(2)样品表征
第一步，对不同Si量、不同烧结温度、不同烧结时间下的试样进行X射线衍射分析。分析结果显示多孔复合材料烧结过程中生成物是Mg2Si相，基体为α -Mg。第二步，通过精密扭摆力学谱仪对试样在不同Si含量、不同烧结温度、不同烧结时间下的试样进行阻尼性能测试。测试结果表明试样的阻尼值Q-1大于O. 01，为高阻尼材料。本发明的优点在于采用了常压高温反应烧结工艺，即以使用密封容器作为载体，箱式电炉烧结，并通过控制烧结温度、烧结时间、Si的含量来制备Mg-Si金属多孔复合材料的工艺方法具有环保，操作方便，节约材料、人工及费用等优点，用该法获得的Mg-Si金属多孔复合材料具有高阻尼性能。本发明可进一步推动高阻尼镁合金在航空、航天、交通等众多领域的广泛应用，可产生较大的社会效益和经济效益。
具体实施例方式实施例I
1.样品的制备 (O合金成分选取
将纯Si粉与纯Mg粉按Mg_30wt%Si合金成分配制为实验原料。(2)混料
把两种粉末放入陶瓷坩埚，通过手动搅拌使两种粉末充分混合。(3)预制 在混合好的粉末加入重量百分比为O. 1%的镁合金专用二号溶剂，二号溶剂在较低的温度就会溶解形成液体，形成的液体将会包裹着混合粉使混合粉末黏着在一起，起到了粘着剂的效果，又有阻燃的效果。然后把加了溶剂的混合粉末装入陶瓷管中，陶瓷管必须是密封的，所以装入粉末前可先堵住陶瓷管的一端，装好后再把另一端密封。(4)烧结
采取了常压高温反应烧结工艺。烧结在箱式电炉中进行，试验中把预设温度调到690°C，烧结时间为3小时，在此过程中可以把镁粉熔化更均匀地包裹住硅粉，这样镁粉与娃粉反应生成Mg2Si相。
2.样品表征
(I)X-射线衍射分析
多孔复合材料进行的X射线衍射的分析表明，烧结过程中生成物是Mg2Si相，基体为α -Mg。(2)阻尼性能测试
阻尼性能测试在精密扭摆力学谱仪上进行。将试样制成50X5Xlmm的标准试样。测试时通过悬臂式夹紧试样。经过多次测试后发现试样的平均阻尼Q4=O. 06，高于现在用来定义高阻尼材料阻尼值的标准Q4=O. 01。实施例2
I.样品的制备 (O合金成分选取
将纯Si粉与纯Mg粉按Mg-20wt%Si合金成分配制为实验原料。(2)混料
把两种粉末放入陶瓷坩埚，通过手动搅拌使两种粉末充分混合。(3)预制
在混合好的粉末加入重量百分比为O. 5%的镁合金专用二号溶剂，二号溶剂在较低的温度就会溶解形成液体，形成的液体将会包裹着混合粉使混合粉末黏着在一起，起到了粘着剂的效果，又有阻燃的效果。然后把加了溶剂的混合粉末装入陶瓷管中，陶瓷管必须是密封的，所以装入粉末前可先堵住陶瓷管的一端，装好后再把另一端密封。(4)烧结
采取了常压高温反应烧结工艺。烧结在箱式电炉中进行，试验中把预设温度调到720°C，烧结时间为2小时，在此过程中可以把镁粉熔化更均匀地包裹住硅粉，这样镁粉与娃粉反应生成Mg2Si相。
2.样品表征
(I)X-射线衍射分析
多孔复合材料进行的X射线衍射的分析表明，烧结过程中生成物是Mg2Si相，基体为α -Mg。(2)阻尼性能测试
阻尼性能测试在精密扭摆力学谱仪上进行。将试样制成50X5Xlmm的标准试样。测试时通过悬臂式夹紧试样。经过多次测试后发现试样的平均阻尼Q4=O. 09，远高于现在用来定义高阻尼材料阻尼值的标准Q4=O. 01。实施例3
1.样品的制备 (O合金成分选取
将纯Si粉与纯Mg粉按Mg-15wt%Si合金成分配制为实验原料。(2)混料
把两种粉末放入陶瓷坩埚，通过手动搅拌使两种粉末充分混合。(3)预制
在混合好的粉末加入重量百分比为O. 3%的镁合金专用二号溶剂，二号溶剂在较低的温度就会溶解形成液体，形成的液体将会包裹着混合粉使混合粉末黏着在一起，起到了粘着剂的效果，又有阻燃的效果。然后把加了溶剂的混合粉末装入陶瓷管中，陶瓷管必须是密封的，所以装入粉末前可先堵住陶瓷管的一端，装好后再把另一端密封。(4)烧结
采取了常压高温反应烧结工艺。烧结在箱式电炉中进行，试验中把预设温度调到700°C，烧结时间为3小时，在此过程中可以把镁粉熔化更均匀地包裹住硅粉，这样镁粉与娃粉反应生成Mg2Si相。
2.样品表征
(I)X-射线衍射分析
多孔复合材料进行的X射线衍射的分析表明，烧结过程中生成物是Mg2Si相，基体为α -Mg。(2)阻尼性能测试
阻尼性能测试在精密扭摆力学谱仪上进行。将试样制成50X5Xlmm的标准试样。测·试时通过悬臂式夹紧试样。经过多次测试后发现试样的平均阻尼Q4=O. 05，高于现在用来定义高阻尼材料阻尼值的标准Q4=O. 01。
权利要求
1.一种高阻尼Mg-Si多孔复合材料及制备方法，其制备方法为以纯镁粉为基体，加入纯硅粉并通过控制烧结温度、烧结时间、硅含量，采用常压高温反应烧结工艺制备Mg-Si金属多孔复合材料，该多孔材料具有高阻尼性能。
2.根据权利要求I所述的Mg-Si多孔复合材料烧结成型的方法，其特征在于，所述的材料为Mg-Si多孔金属基复合材料，基体为α -Mg,增强相为Mg2Si。
3.根据权利要求I所述的Mg基多孔复合材料，其特征在于，所述的Si重量百分比含量为 I5% 30%。
4.根据权利要求I所述的Mg基多孔复合材料烧结成型方法，其特征在于，所述的烧结温度为 69(T720°C。
5.根据权利要求I所述的Mg-Si多孔复合材料烧结成型方法，其特征在于，所述烧结时间为2 3小时。
6.根据权利要求I所述的Mg-Si多孔复合材料烧结成型方法，其特征在于，在镁硅混料中加入重量百分比为O. Γ0. 5%的镁合金专用二号溶剂。
7.根据权利要求I所述的Mg基多孔复合材料烧结成型方法，其特征在于，采用常压高温反应烧结工艺并用密封容器作为承载体，将粉末装入容器中并压紧密封，防止空气、水分与粉末接触。
全文摘要
本发明是一种高阻尼Mg-Si多孔复合材料及制备方法，特别是一种通过常压高温反应烧结工艺制备的Mg-Si多孔复合材料，采用密封容器作为承载体，将含Si重量百分比含量为15%~30%的镁粉装入容器中并密封，防止空气与粉末接触，烧结温度为690~700℃，烧结时间为2~3小时。在该烧结过程中Mg和Si通过原位内生法生成Mg2Si颗粒并形成多孔复合材料，这种多孔材料具有高阻尼性能。本发明可进一步推动高阻尼镁合金在航空、航天、交通等众多领域的广泛应用并产生较大的社会效益和经济效益。
文档编号C22C23/00GK102925735SQ20121046931
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者万迪庆, 刘雅娟, 于田 申请人:华东交通大学