一种泡沫镁合金复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，涉及成型复合材料，步骤是：将原料泡沫镁合金材料制成板，作为泡沫镁合金基体材料预制件；将所有非晶合金原材料熔化均匀得到所要求的非晶合金锭；将该非晶合金锭重新熔化，使其快速甩带凝固形成非晶合金薄带并裁剪成非晶合金薄板；将两块非晶合金薄板分别置于泡沫镁合金基体材料预制件的上下两侧，之间均匀的放置钎料，加热施以压力，使上下两块非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件紧密接触后，冷却至室温，然后将压制得到的非晶合金与闭孔泡沫镁合金复合材料清除溢出边缘的钎料，即制得泡沫镁合金复合材料，该方法克服了现有技术制备的泡沫镁合金材料耐蚀性和韧性差以及制备工艺繁琐的缺点。
【专利说明】一种泡沬镁合金复合材料的制备方法
【技术领域】[0001]本发明的技术方案涉及成型复合材料，具体地说是一种泡沫镁合金复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]泡沫金属同时具有多孔结构与金属的特征，以其轻量、高比强度、吸音、减震、保温和隔热等特性成为当今材料领域研究热点之一。目前广泛应用在建筑、机械、交通运输、航空航天和军事国防等行业，可用于制作消声器、减震器、电磁屏蔽罩、高速公路隔音墙板和飞机结构件的夹心材料等。泡沫镁合金比泡沫铝具有更高的比强度和比刚度，且其轻质的优点比泡沫铝更为突出，因此对泡沫镁合金的研发已经越来越引起人们的关注。而单纯的泡沫镁合金由于存在腐蚀性能差的缺陷，而不能单独作为结构材料使用。CN1544242A公开了一种泡沫镁塑料复合材料的制备工艺，其存在的缺点是工艺包含抽真空及注塑填充，工艺繁琐，且涉及塑料加工是对环境的一种破坏。CN103147023A公开了一种增强泡沫镁合金的热处理工艺，其存在的缺点是工艺复杂耗费时间过长，且对泡沫镁合金基体材料孔径孔隙率要求严格。特别要加以指出的是，目前现有技术制得的泡沫镁合金存在韧性及耐蚀性能差的缺点，极大地限制了泡沫镁合金的拓展应用，而实际应用中希望获得高强度、高韧性，同时具有良好耐蚀性能的泡沫镁产品。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，是一种非晶合金与闭孔泡沫镁合金的复合材料，克服了现有技术制备的泡沫镁合金材料耐蚀性和韧性差以及制备工艺繁琐的缺点。
[0004]本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，是一种非晶合金与闭孔泡沫镁合金的复合材料的制备方法，具体步骤是:
[0005]第一步，采用线切割的方式将原料泡沫镁合金材料制成板，作为泡沫镁合金基体材料预制件；
[0006]第二步，将非晶合金原材料镁、铜、银和钆按所要求得到的非晶合金锭的组成元素成分质量比放入坩埚内，将坩埚置于真空度为8X10_4Pa的电弧炉中，在惰性气体保护气氛下将所有非晶合金原材料熔化均匀，得到所要求的非晶合金锭；
[0007]第三步，使用常规的金属型铸造法，在空气中将第二步制得的非晶合金锭重新熔化，使其快速甩带凝固形成非晶合金薄带并裁剪成非晶合金薄板；
[0008]第四步，在箱式电阻炉中，将由第三步制得的两块非晶合金薄板分别置于第一步制得的泡沫镁合金基体材料预制件的上下两侧，根据连接面的尺寸在非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件之间均匀的放置直径为0.8~1.0mm的钎料，加热至200°C，施以
0.1~IMPa的压力，使上下两块非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件紧密接触后，冷却至室温，然后将压制得到的非晶合金与闭孔泡沫镁合金复合材料清除溢出边缘的钎料，即制得泡沫镁合金复合材料。
[0009]上述一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，所述泡沫镁合金基体材料是AZ31镁合金或AZ91镁合金。
[0010]上述一种泡沫镁合金复合材料的制备方法,所述非晶合金原材料为Mg54Cu28Ag7Y11或 Mg54Cu26.5Ag8.5Gdn ο
[0011]上述一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，所述坩埚为石墨坩埚，惰性气体为氩气。
[0012]上述一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，所述钎料为焊锡。
[0013]上述一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，所用的原料均通过商购或其他公知途径获得，所涉及的操作工艺均是本【技术领域】的技术人员所掌握的。
[0014]本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明方法的突出的实质性特点是:
[0015](I)本发明方法首次将非晶合金与闭孔泡沫镁合金进行复合，获得具有高强度、高韧性和良好耐蚀性能的复合材料。
[0016](2)以泡沫镁合金作为中间层，上下表面分别复合非晶合金，这种复合结构具有非常好的韧性及耐腐蚀性能，是单纯的泡沫镁合金所不能比拟的，该复合材料能够在腐蚀环境下保持其力学性能，从而拓宽了泡沫镁产品的应用范围。
[0017]与现有技术相比，本发明方法的显著的进步是:
[0018]( I)本发明方法制得的非晶合金与泡沫镁合金复合材料在提高泡沫镁合金基体材料力学性能的前提下，使泡沫镁合金的基体材料的耐蚀性能大幅度改善，提高了泡沫镁合金的综合性能。
[0019](2)本发明方法利用有很大发展前景的非晶合金作为复合材料，这就拓展了非晶合金和闭孔泡沫镁合金的应用范围，提高产品竞争力，扩大了商业泡沫镁合金的利用范围。
[0020](3)本发明方法工艺简便快捷，易操作，在生产过程中对设备的要求不高，便于实现产业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0022]图1为本发明实施例1和2制得的非晶合金与泡沫镁合金复合材料的实物照片。
[0023]图2为本发明实施例1和2分别制得的非晶合金Mg54Cu28Ag7Y11Mg54Cu26.5Ag8.Μι的X射线衍射分析谱。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025]第一步，采用线切割的方式将原料闭孔AZ31泡沫镁合金制成板，作为泡沫镁合金基体材料预制件；
[0026]第二步，将非晶合金原材料镁、铜、银和钆按所要求得到的非晶合金锭的组成元素成分质量比为Mg: Cu: Ag: Gd=54: 26.5: 8.5: 11放入石墨坩埚内，将石墨坩埚置于真空度为SXlO-4Pa的电弧炉中，在氩气保护气氛下将所有非晶合金原材料熔化均匀，得到所要求的Mg54Cu26 5Ag8 5Gdn非晶合金锭；[0027]第三步，使用常规的金属型铸造法，在空气中将第二步制得的Mg54Cu26.5Ag8.5Gdn#晶合金锭重新熔化，使其快速甩带凝固形成非晶合金薄带并裁剪成非晶合金薄板；
[0028]第四步，在箱式电阻炉中，将由第三步制得的两块Mg54Cu26.5Ag8.5Gdn非晶合金薄板分别置于第一步制得的闭孔AZ31泡沫镁合金基体材料预制件的上下两侧，根据连接面的尺寸在非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件之间均匀的放置直径为0.8mm的焊锡，加热至200°C，施以0.1MPa的压力，使上下两块非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件紧密接触后，冷却至室温，然后将压制得到的非晶合金与闭孔泡沫镁合金复合材料清除溢出边缘的焊锡，即制得泡沫镁合金复合材料。
[0029]实施例2
[0030]第一步，采用线切割的方式将原料闭孔AZ31泡沫镁合金制成板，作为泡沫镁合金基体材料预制件；
[0031]第二步，将非晶合金原材料镁、铜、银和钆按所要求得到的非晶合金锭的组成元素成分质量比为Mg: Cu: Ag: Gd=54: 28: 7: 11放入石墨坩埚内，将石墨坩埚置于真空度为8X10_4Pa的电弧炉中，在氩气保护气氛下将所有非晶合金原材料熔化均匀，得到所要求的Mg54Cu28Ag7Y11非晶合金锭；
[0032]第三步，使用常规的金属型铸造法，在空气中将第二步制得的Mg54Cu28Ag7Y11非晶合金锭重新熔化，使其快速甩带凝固形成非晶合金薄带并裁剪成非晶合金薄板；
[0033]第四步，在箱式电阻炉中，将由第三步制得的两块Mg54Cu28Ag7Y11非晶合金薄板分别置于第一步制得的闭孔AZ31泡沫镁合金基体材料预制件的上下两侧，根据连接面的尺寸在非晶合金薄板与泡沫镁合金`基体材料预制件之间均匀的放置直径为0.9mm的焊锡，加热至200°C，施以0.5MPa的压力，使上下两块非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件紧密接触后，冷却至室温，然后将压制得到的非晶合金与闭孔泡沫镁合金复合材料清除溢出边缘的焊锡，即制得泡沫镁合金复合材料。
[0034]图1显示，在实施例1和实施例2中，由非晶合金与闭孔泡沫镁合金压制得到的泡沫镁合金复合材料结合十分紧密，无明显钎缝。
[0035]图2显示,从图中可以看出，Mg54Cu26.5Ag8.Pd1:和Mg54Cu28Ag7Y11两组非晶合金成分的衍射图都不存在明显的尖锐的晶体相衍射峰，而在2 Θ =45°衍射角附近都呈现出了明显的平缓的馒头峰，这种馒头状的弥散峰是非晶合金特有的衍射峰。
[0036]实施例3
[0037]第一步，采用线切割的方式将原料闭孔AZ91泡沫镁合金制成板，作为泡沫镁合金基体材料预制件；
[0038]第二步，将非晶合金原材料镁、铜、银和钆按所要求得到的非晶合金锭的组成元素成分质量比为Mg: Cu: Ag: Gd=54: 26.5: 8.5: 11放入石墨坩埚内，将石墨坩埚置于真空度为SXlO-4Pa的电弧炉中，在氩气保护气氛下将所有非晶合金原材料熔化均匀，得到所要求的Mg54Cu26.5Ag8.5Gdn非晶合金锭；
[0039]第三步，使用常规的金属型铸造法，在空气中将第二步制得的Mg54Cu26.5Ag8.5Gdn非晶合金锭重新熔化，使其快速甩带凝固形成非晶合金薄带并裁剪成非晶合金薄板；
[0040]第四步，在箱式电阻炉中，将由第三步制得的两块Mg54Cu26.5Ag8.5Gdn非晶合金薄板分别置于第一步制得的闭孔AZ91泡沫镁合金基体材料预制件的上下两侧，根据连接面的尺寸在非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件之间均匀的放置直径为1.0mm的焊锡，加热至200°C，施以IMPa的压力，使上下两块非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件紧密接触后，冷却至室温，然后将压制得到的非晶合金与闭孔泡沫镁合金复合材料清除溢出边缘的焊锡，即制得泡沫镁合金复合材料。
[0041]实施例4
[0042]第一步，采用线切割的方式将原料闭孔AZ91泡沫镁合金制成板，作为泡沫镁合金基体材料预制件； [0043]第二步，将非晶合金原材料镁、铜、银和钆按所要求得到的非晶合金锭的组成元素成分质量比为Mg: Cu: Ag: Y=54: 28: 7: 11放入石墨坩埚内，将石墨坩埚置于真空度为SXlO-4Pa的电弧炉中，在氩气保护气氛下将所有非晶合金原材料熔化均匀，得到所要求的Mg54Cu28Ag7Y11非晶合金锭；
[0044]第三步，使用常规的金属型铸造法，在空气中将第二步制得的Mg54Cu28Ag7Y11非晶合金锭重新熔化，使其快速甩带凝固形成非晶合金薄带并裁剪成非晶合金薄板；
[0045]第四步，在箱式电阻炉中，将由第三步制得的两块Mg54Cu28Ag7Y11非晶合金薄板分别置于第一步制得的闭孔ΑΖ91泡沫镁合金基体材料预制件的上下两侧，根据连接面的尺寸在非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件之间均匀的放置直径为0.9mm的焊锡，加热至200°C，施以0.SMPa的压力，使上下两块非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件紧密接触后，冷却至室温，然后将压制得到的非晶合金与闭孔泡沫镁合金复合材料清除溢出边缘的焊锡，即制得泡沫镁合金复合材料。
[0046]上述实施例中所用的原料均通过商购或其他公知途径获得，所涉及的操作工艺均是本【技术领域】的技术人员所掌握的。
【权利要求】
1.一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，其特征在于:是一种非晶合金与闭孔泡沫镁合金的复合材料的制备方法，具体步骤是: 第一步，采用线切割的方式将原料泡沫镁合金材料制成板，作为泡沫镁合金基体材料预制件； 第二步，将非晶合金原材料镁、铜、银和钆按所要求得到的非晶合金锭的组成元素成分质量比放入坩埚内，将坩埚置于真空度为8X10_4Pa的电弧炉中，在惰性气体保护气氛下将所有非晶合金原材料熔化均匀，得到所要求的非晶合金锭； 第三步，使用常规的金属型铸造法，在空气中将第二步制得的非晶合金锭重新熔化，使其快速甩带凝固形成非晶合金薄带并裁剪成非晶合金薄板； 第四步，在箱式电阻炉中，将由第三步制得的两块非晶合金薄板分别置于第一步制得的泡沫镁合金基体材料预制件的上下两侧，根据连接面的尺寸在非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件之间均匀的放置直径为0.8~1.0mm的钎料,加热至200°C,施以0.1~IMPa的压力，使上下两块非晶合金薄板与泡沫镁合金基体材料预制件紧密接触后，冷却至室温，然后将压制得到的非晶合金与闭孔泡沫镁合金复合材料清除溢出边缘的钎料，即制得泡沫镁合金复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述泡沫镁合金基体材料是AZ31镁合金或AZ91镁合金。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述非晶合金原材料为 Mg54Cu28Ag7Y11 或 Mg54Cu26.5Ag8.5Gd
4.根据权利要求1所述的一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述坩埚为石墨坩埚，惰性气体为·氩气。
5.根据权利要求1所述的一种泡沫镁合金复合材料的制备方法，其特征在于:所述钎料为焊锡。
【文档编号】C22C1/08GK103710559SQ201310740678
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】夏兴川, 赵维民, 张欣, 张赞 申请人:河北工业大学