本發(fā)明涉及金屬?gòu)?fù)合材料，具體涉及一種新型鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鎂及其合金材料是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，密度為1.73g/cm3～1.85g/cm3，此外鎂合金還具有高比強(qiáng)度、高阻尼、電磁屏蔽性好、回收成本低等優(yōu)點(diǎn)，這使得鎂合金在汽車(chē)、航空航天、軌道交通以及3c產(chǎn)品等領(lǐng)域的輕量化工程中具有巨大的應(yīng)用潛力。鎂合金材料因溫度變化而發(fā)生的熱脹冷縮行為，對(duì)構(gòu)件的質(zhì)量以及服役性能和可靠性有很大影響。通常用熱膨脹系數(shù)(cte)來(lái)描述材料在相應(yīng)溫度區(qū)間的熱膨脹行為。鎂由于原子質(zhì)量小，原子熱振動(dòng)時(shí)振動(dòng)頻率高，室溫至300℃內(nèi)的平均cte為26×10-6k-1。

2、目前，常通過(guò)引入合金元素或低熱膨脹粒子來(lái)調(diào)控鎂合金的cte。但是，要實(shí)現(xiàn)鎂合金cte的大幅度降低，需要較高比例的合金元素或第二相的引入，這將犧牲鎂合金的力學(xué)性能和輕質(zhì)優(yōu)點(diǎn)。如何在維持鎂合金原有力學(xué)性能不變、甚至提高鎂合金塑性的情況下，盡可能地降低鎂合金的熱膨脹系數(shù)，甚至降低其在高溫段的熱膨脹系數(shù)，成為高溫鎂合金研究領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種新型鎂合金及其制備方法。

2、本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)其目的，采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明的第一方面提供一種新型鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

4、1)對(duì)mn進(jìn)行硼化處理：將mn粉和b粉按照一定的比例混合，充分研磨直至粉末混合均勻，然后進(jìn)行加熱激發(fā)mn、b的活性能，對(duì)mn進(jìn)行硼化處理，得到硼化處理后的mn粉；

5、2)將步驟1)獲得的硼化處理后的mn粉與鋁粉、鎂合金粉末按比例混合，充分研磨直至粉末混合均勻，得到【mn(硼化處理)+al】/金屬基體混合粉末；

6、3)將步驟2)獲得的【mn(硼化處理)+al】/金屬基體混合粉末裝入模具中，通過(guò)固相真空熱壓燒結(jié)得到【mn(硼化處理)+al】/金屬基材料，即得。

7、優(yōu)選地，步驟1)中mn粉與b粉的摩爾比為0.8～1.2:1；所述加熱采用微波輔助加熱的方式，優(yōu)選在輸出功率為600～800w的微波爐中加熱3～10min。

8、優(yōu)選地，步驟1)中微波輔助加熱法為將混合好的粉末裝入石英管中進(jìn)行真空封管，隨后將封好的石英管放進(jìn)填滿石墨粉的石英坩堝中，在坩堝周?chē)由弦粚痈魺岽u，在微波爐中加熱。

9、優(yōu)選地，步驟1)和步驟2)中，所述研磨是采用行星球磨機(jī)球磨；

10、步驟1)的球料比為8～12:1，轉(zhuǎn)速為150～200r/min，球磨時(shí)間為20～40min；

11、步驟2)的球料比為8～12:1，轉(zhuǎn)速為150～200r/min，球磨時(shí)間為130～170min。

12、優(yōu)選地，所述鎂合金為we43。

13、優(yōu)選地，步驟2)中硼化處理后的mn粉與鋁粉、鎂合金粉末的質(zhì)量比為6～8:0～10:82～94。

14、優(yōu)選地，步驟2)中硼化處理后的mn粉與鋁粉、鎂合金粉末的質(zhì)量比為6～8:3～10:82～91或6～8:5～10:82～89或7:3～10:83～90或7:5～10:83～88或7:7～10:83～86或7:8～10:83～85或7:8～9:84～85或7:9～10:83～84。

15、優(yōu)選地，步驟3)中，固相真空熱壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度為500～550℃，燒結(jié)壓強(qiáng)為15～25mpa，保溫保壓時(shí)間0.5～1.5h。

16、優(yōu)選地，步驟3)中，在熱壓燒結(jié)爐中，先抽真空至1×10-5pa，以15～25℃/min的升溫速率從室溫升至520℃，同時(shí)加壓至20mpa，保溫保壓時(shí)1h。

17、本發(fā)明的第二方面提供一種新型鎂合金，是將硼化處理后的mn粉、鋁粉與鎂合金粉末混合、研磨直至粉末混合均勻后通過(guò)固相真空熱壓燒結(jié)得到，采用上述任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

18、本發(fā)明的有益效果是：

19、在鎂合金制備過(guò)程中，mn與mg界面處會(huì)形成較大的內(nèi)應(yīng)力，本發(fā)明首先對(duì)mn粉進(jìn)行硼化處理，以改變mn的磁性，改變了mn與mg基體之間的界面結(jié)合，從而產(chǎn)生較大的應(yīng)力應(yīng)變失配，使得鎂基體所受應(yīng)力為壓應(yīng)力，在升溫過(guò)程中，鎂的膨脹變得困難，降低了mg的熱膨脹，而添加的al則改善合金的力學(xué)性能，使得復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)異。

20、本發(fā)明以we43鎂合金為金屬基體，通過(guò)硼化處理的mn與al復(fù)合添加的方式制備了【mn(硼化處理)+al】/we43合金材料。硼化處理的mn粉與al的復(fù)合添加不僅將原we43鎂合金在高溫區(qū)具有低的熱膨脹系數(shù)，還提升了其強(qiáng)度與塑性。該具有低熱膨脹、優(yōu)異壓縮強(qiáng)度和塑性的鎂基合金兼具輕質(zhì)、制備方法操作簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛。

技術(shù)特征：

1.一種新型鎂合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中mn粉與b粉的摩爾比為0.8～1.2:1；所述加熱采用微波輔助加熱的方式，優(yōu)選在輸出功率為600～800w的微波爐中加熱3～10min。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中微波輔助加熱法為將混合好的粉末裝入石英管中進(jìn)行真空封管，隨后將封好的石英管放進(jìn)填滿石墨粉的石英坩堝中，在坩堝周?chē)由弦粚痈魺岽u，在微波爐中加熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)和步驟2)中，所述研磨是采用行星球磨機(jī)球磨；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鎂合金為we43。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中硼化處理后的mn粉與鋁粉、鎂合金粉末的質(zhì)量比為6～8:0～10:82～94。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中硼化處理后的mn粉與鋁粉、鎂合金粉末的質(zhì)量比為6～8:3～10:82～91或6～8:5～10:82～89或7:3～10:83～90或7:5～10:83～88或7:7～10:83～86或7:8～10:83～85或7:8～9:84～85或7:9～10:83～84。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟3)中，固相真空熱壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度為500～550℃，燒結(jié)壓強(qiáng)為15～25mpa，保溫保壓時(shí)間0.5～1.5h。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：步驟3)中，在熱壓燒結(jié)爐中，先抽真空至1×10-5pa，以15～25℃/min的升溫速率從室溫升至520℃，同時(shí)加壓至20mpa，保溫保壓時(shí)1h。

10.一種新型鎂合金，其特征在于：是將硼化處理后的mn粉、鋁粉與鎂合金粉末混合、研磨直至粉末混合均勻后通過(guò)固相真空熱壓燒結(jié)得到，采用權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型鎂合金及其制備方法，制備方法包括如下步驟：1)對(duì)Mn進(jìn)行硼化處理：將Mn粉和B粉按照一定的比例混合，充分研磨直至粉末混合均勻，然后進(jìn)行加熱激發(fā)Mn、B的活性能，對(duì)Mn進(jìn)行硼化處理，得到硼化處理后的Mn粉；2)將硼化處理后的Mn粉與鋁粉、鎂合金粉末按比例混合，充分研磨直至粉末混合均勻，得到【Mn(硼化處理)+Al】/金屬基體混合粉末；3)將混合粉末通過(guò)固相真空熱壓燒結(jié)得到【Mn(硼化處理)+Al】/金屬基材料。本發(fā)明方法中硼化處理的Mn粉與Al的復(fù)合添加不僅將原WE43鎂合金在高溫區(qū)具有低的熱膨脹系數(shù)，還提升了其強(qiáng)度與塑性。

技術(shù)研發(fā)人員：吳素娟,海宇航,黃亞?wèn)|,宋江鳳,董志華,白生文,蔣斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26