專利名稱：往復(fù)式擠壓制備鎂鋰基復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種金屬復(fù)合材料的制備方法，特別是一種鎂鋰基復(fù)合材料的制 備方法。
背景技術(shù)：
金屬基復(fù)合材料的成型方法從大類上分主要有液態(tài)成型和固態(tài)成型兩類，液態(tài)成 型方法是指在基體材料處于熔液狀態(tài)下與增強(qiáng)體復(fù)合，如原位自生復(fù)合、鑄滲復(fù)合等；固態(tài) 成型方法是指在基體材料處于固態(tài)的狀態(tài)下與增強(qiáng)體復(fù)合，此法尤其適合于活潑金屬基復(fù) 合材料的復(fù)合(高溫液態(tài)下復(fù)合基體合金易產(chǎn)生氧化、燃燒等現(xiàn)象)，對(duì)于基體材料與增強(qiáng) 體材料密度差異較大的復(fù)合體系采用固態(tài)復(fù)合也較為適宜(在液態(tài)條件下，難以保證增強(qiáng) 體在基體中的均勻分布)，可通過壓力成型、軋制成型等方式實(shí)現(xiàn)固態(tài)復(fù)合技術(shù)。固態(tài)成型方法的技術(shù)關(guān)鍵是保證基體與增強(qiáng)體的良好結(jié)合和增強(qiáng)體在基體材料 中的均勻分布。G. Gonzalez-Doncel和J. Wolfenstine等人利用薄膜冶金法制備了 B4C增強(qiáng) 白勺Mg_9Li 基復(fù)合材料(The use of foil metallurgy processing to achieve ultraf ine grained Mg-9Li laminates and Mg-9Li-5B4C particulate composites, Journal of Materials Science, 25 (1990) =4535-4540) 文中通過對(duì)多層復(fù)合材料反復(fù)軋制的方法獲 得了具有超塑性的鎂鋰基復(fù)合材料，但此復(fù)合材料的復(fù)合效果并不理想，復(fù)合材料的強(qiáng)度 相對(duì)于基體合金提高并不明顯(由133MPa提高到162MPa)，這主要是由于軋制工藝屬于單 向受力過程，軋制過程中基體合金的流變僅是在水平方向上進(jìn)行，使得基體合金與增強(qiáng)體 結(jié)合不是很好，同時(shí)增強(qiáng)體也主要分布在基體合金層與層之間，并不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使基體合金與增強(qiáng)體材料良好結(jié)合，并使增強(qiáng)體材料 在基體合金內(nèi)均勻分布的往復(fù)式擠壓制備鎂鋰基復(fù)合材料的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的把基體合金切割成厚度為l_3mm的片狀合金，對(duì)片狀合金進(jìn)行表面清洗處理，把 增強(qiáng)體在酒精中制成懸濁液，把懸濁液涂敷于片狀合金表面，把涂有增強(qiáng)體的片狀合金呈 層疊狀放置并置于油壓機(jī)下進(jìn)行預(yù)成型使之整體初步成為塊體材料，經(jīng)預(yù)成型的塊體材料 在擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓變形獲得片條狀復(fù)合材料擠壓件，把片條狀復(fù)合材料擠壓件重新切割 成片狀，片狀材料進(jìn)行表面處理后呈層疊狀放置并進(jìn)行預(yù)成型，然后再進(jìn)行擠壓成型，獲得 二次擠壓后的片條狀復(fù)合材料擠壓件，如此反復(fù)，直到獲得所需力學(xué)性能的復(fù)合材料為止。本發(fā)明把基體合金切割成具有合適截面積(以擠壓機(jī)擠壓筒橫截面為據(jù))，厚度 為l_3mm的片狀合金，對(duì)所有片狀合金進(jìn)行表面處理(含酸洗、堿洗等)以去除表面油污和 氧化物等雜質(zhì)，然后把增強(qiáng)體在酒精中制成懸濁液，把懸濁液涂敷于所有片狀合金表面。把所有涂有增強(qiáng)體的片狀合金呈層疊狀放置，并置于油壓機(jī)下進(jìn)行預(yù)成型，使得 帶有增強(qiáng)體的呈層疊放置合金片之間有一定結(jié)合力，整體初步成為塊體材料，為后續(xù)的擠
3壓變形加工提供方便。經(jīng)預(yù)成型的塊體材料在擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓變形，獲得片條狀復(fù)合材料擠壓件。在 變形過程中不但使基體合金與增強(qiáng)體之間的結(jié)合力大大增加，而且變形中合金的三維流變 使得增強(qiáng)體在基體中分布均勻。為進(jìn)一步提高復(fù)合的結(jié)合力和改善增強(qiáng)體的分布狀態(tài)，把片條狀復(fù)合材料擠壓件 重新切割成片狀，片狀材料進(jìn)行表面處理后呈層疊狀放置并進(jìn)行預(yù)成型，然后再進(jìn)行擠壓 成型，獲得二次擠壓后的片條狀復(fù)合材料擠壓件。如此反復(fù)，直到獲得所需力學(xué)性能的復(fù)合 材料為止。本發(fā)明由于是利用擠壓工藝實(shí)現(xiàn)固態(tài)復(fù)合的，擠壓過程中，材料是處于三向應(yīng)力 狀態(tài)的，不像壓力成型和軋制成型等單向應(yīng)力變形工藝，合金在受壓狀態(tài)下沒有空間向水 平方向擴(kuò)展，使得基體合金與增強(qiáng)體在三向壓力狀態(tài)下結(jié)合力明顯提高；材料在擠壓過程 中，材料在擠壓出口處的流變是呈三維方向的，這有利于改善復(fù)合材料中增強(qiáng)體的分布情 況；此外，此方法可實(shí)現(xiàn)往復(fù)式擠壓，通過往復(fù)式擠壓可大大提高材料的復(fù)合效果以及材料 的力學(xué)性能。因此，本發(fā)明對(duì)獲得高性能鎂鋰基復(fù)合材料具有重要的技術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述采用Mg-SLi合金作為基體合金，利用真空條件下充入氬氣的條件熔煉合金，為與 復(fù)合后材料的強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，先把鑄態(tài)合金加工成拉伸試樣進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，然后利用線切 割方法把鑄態(tài)合金切割成具有直徑為50mm、厚度為2mm的片狀合金，對(duì)所有片狀合金進(jìn)行 表面處理(含酸洗、堿洗等)以去除表面油污和氧化物等雜質(zhì)，然后把B4C增強(qiáng)體在酒精 中制成懸濁液，把懸濁液涂敷于所有片狀合金表面(涂敷量以基體重量百分比2% -5%為 宜)。把所有涂有B4C增強(qiáng)體的片狀合金呈層疊狀放置，并置于油壓機(jī)下進(jìn)行預(yù)成型 (250°C，300Mpa，保壓60s)。經(jīng)預(yù)成型的塊體材料在擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓變形，擠壓溫度為 280°C，擠壓速度2m/min，擠壓比為16，獲得片條狀復(fù)合材料擠壓件，擠壓件為橫截面為 IOmmX3mm的片條狀。把所得的復(fù)合材料加工成拉伸試樣進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試。為進(jìn)一步提高復(fù)合的結(jié)合力和改善增強(qiáng)體的分布狀態(tài)，把片條狀復(fù)合材料擠壓件 重新切割成片狀(長(zhǎng)度小于50mm)，片狀材料進(jìn)行表面處理后呈層疊狀放置并進(jìn)行預(yù)成型， 然后再進(jìn)行擠壓成型，獲得二次擠壓后的片條狀復(fù)合材料擠壓件。把所得的復(fù)合材料加工 成拉伸試樣進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試。其實(shí)施結(jié)果如下鑄態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度為120MPa，經(jīng)一次擠壓復(fù)合后復(fù)合材料的 抗拉強(qiáng)度為245MPa，經(jīng)二次擠壓后復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為305MPa。強(qiáng)度得到明顯的提高。
權(quán)利要求
一種往復(fù)式擠壓制備鎂鋰基復(fù)合材料的方法，其特征是把基體合金切割成厚度為1 3mm的片狀合金，對(duì)片狀合金進(jìn)行表面清洗處理，把增強(qiáng)體在酒精中制成懸濁液，把懸濁液涂敷于片狀合金表面，把涂有增強(qiáng)體的片狀合金呈層疊狀放置并置于油壓機(jī)下進(jìn)行預(yù)成型使之整體初步成為塊體材料，經(jīng)預(yù)成型的塊體材料在擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓變形獲得片條狀復(fù)合材料擠壓件，把片條狀復(fù)合材料擠壓件重新切割成片狀，片狀材料進(jìn)行表面處理后呈層疊狀放置并進(jìn)行預(yù)成型，然后再進(jìn)行擠壓成型，獲得二次擠壓后的片條狀復(fù)合材料擠壓件，如此反復(fù)，直到獲得所需力學(xué)性能的復(fù)合材料為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式擠壓制備鎂鋰基復(fù)合材料的方法，其特征是所述基 體合金為Mg-SLi合金，所述增強(qiáng)體為B4C,預(yù)成型的條件為溫度250°C、壓力300Mpa、保壓時(shí) 間60s，擠壓變形條件為擠壓溫度為280°C、擠壓速度2m/min、擠壓比為16。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的往復(fù)式擠壓制備鎂鋰基復(fù)合材料的方法，其特征是基體合 金切割成厚度為2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的往復(fù)式擠壓制備鎂鋰基復(fù)合材料的方法，其特征是增 強(qiáng)體的涂敷量占基體重量百分比2% -5%。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種往復(fù)式擠壓制備鎂鋰基復(fù)合材料的方法。把基體合金切割成片狀合金，對(duì)片狀合金進(jìn)行表面清洗處理，把增強(qiáng)體在酒精中制成懸濁液，把懸濁液涂敷于片狀合金表面，把涂有增強(qiáng)體的片狀合金呈層疊狀放置并置于油壓機(jī)下進(jìn)行預(yù)成型使之整體初步成為塊體材料，經(jīng)預(yù)成型的塊體材料在擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓變形獲得片條狀復(fù)合材料擠壓件，把片條狀復(fù)合材料擠壓件重新切割成片狀，片狀材料進(jìn)行表面處理后呈層疊狀放置并進(jìn)行預(yù)成型，然后再進(jìn)行擠壓成型，獲得二次擠壓后的片條狀復(fù)合材料擠壓件，如此反復(fù)，直到獲得所需力學(xué)性能的復(fù)合材料為止。本發(fā)明的方法使基體合金與增強(qiáng)體材料良好結(jié)合，并使增強(qiáng)體材料在基體合金內(nèi)均勻分布。
文檔編號(hào)C22C1/00GK101967568SQ20101028255
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者巫瑞智, 張密林, 張景懷 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)