一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：提供碳化锆粉末以及碳化硅粉末；对碳化锆粉末以及碳化硅粉末进行球磨，得到第一混合粉末；对第一混合粉末进行冷等静压，得到第一增强颗粒块体；对第一增强颗粒块体进行真空热处理，得到第二增强颗粒块体；将镁铝金属锭以及第二增强颗粒块体放入真空加热炉中进行复合热处理，得到颗粒增强镁铝金属液；提供短切碳纤维，并对短切碳纤维进行预热；对颗粒增强镁铝金属液进行半固态搅拌，在半固态搅拌的过程中，向颗粒增强镁铝金属液中加入经过预热的短切碳纤维，得到短切碳纤维增强镁铝金属液；使用短切碳纤维增强镁铝金属液进行浇注，得到短切碳纤维增强镁铝基复合材料。

Short carbon fiber reinforced magnesium aluminum matrix composite and preparation method thereof

The invention provides a preparation method of a short-cut carbon fiber reinforced magnesium-aluminum matrix composite material, which comprises the following steps: providing zirconium carbide powder and silicon carbide powder; ball milling zirconium carbide powder and silicon carbide powder to obtain the first mixed powder; cold isostatic pressing of the first mixed powder to obtain the first reinforced particle block. The first reinforced particle block is vacuum heat treated to obtain the second reinforced particle block; the magnesium aluminum ingot and the second reinforced particle block are put into the vacuum heating furnace for composite heat treatment to obtain the particle reinforced magnesium aluminum liquid metal; the short-cut carbon fiber is provided and the short-cut carbon fiber is preheated; the particles are reinforced. In the process of semi-solid stirring, short-cut carbon fibers were added into the particulate reinforced Mg-Al melt to obtain the short-cut carbon fibers reinforced Mg-Al melt, and the short-cut carbon fibers reinforced Mg-Al matrix composites were obtained by casting the short-cut carbon fibers reinforced Mg-Al melt.

【技术实现步骤摘要】
一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，特别涉及一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料及其制备方法。
技术介绍
镁铝合金是合金中的一种，一般密度在1.8g·cm-3左右，镁和铝的合金的低密度使其比性能提高。镁铝合金具有很好的强度、刚性和尺寸稳定性。目前镁铝合金通常被用于中高档超薄型或尺寸较小的笔记本的外壳。银白色的铝镁合金外壳可使产品更豪华、美观，易于上色，并且可以通过表面处理工艺变成个性化的粉蓝色和粉红色，为笔记本电脑增色不少，这是工程塑料以及碳纤维所无法比拟的。但是普通镁铝合金的性能已经渐渐的不能满足工业需求。为了提高镁铝合金的力学性能，比较好的方法是向镁铝合金中加入第二相粒子，例如TiC颗粒，Mg2Si系颗粒等等，这些粒子能够起到弥散强化的作用。但是众所周知的是，镁铝合金加工难度较大，如何能够将这些粒子均匀加入镁铝合金是本领域长期存在的技术难题。现有技术中已经开发了原位法将第二相粒子加入镁铝合金，但是这种现有技术仍然存在一定缺陷：1、现有技术的方法只能保证在镁铝合金中加入TiC颗粒，Mg2Si系颗粒等，无法加入其它体系的颗粒；2、现有技术的原位法只能降低加入颗粒的难度，但是无法大幅度提高镁铝合金的力学性能。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料及其制备方法，从而克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料的制备方法，其特征在于：制备方法包括如下步骤：提供碳化锆粉末以及碳化硅粉末；对碳化锆粉末以及碳化硅粉末进行球磨，得到第一混合粉末；对第一混合粉末进行冷等静压，得到第一增强颗粒块体；对第一增强颗粒块体进行真空热处理，得到第二增强颗粒块体；将镁铝金属锭以及第二增强颗粒块体放入真空加热炉中进行复合热处理，得到颗粒增强镁铝金属液，复合热处理的工艺为：热处理气压0.01-0.03Pa，热处理温度为750-850℃，升温速率为70-100℃/min，保温时间为2-3h，其中，在将第二增强颗粒块体放入真空加热炉时，第二增强颗粒块体的温度不低于800℃；提供短切碳纤维，并对短切碳纤维进行预热；对颗粒增强镁铝金属液进行半固态搅拌，在半固态搅拌的过程中，向颗粒增强镁铝金属液中加入经过预热的短切碳纤维，得到短切碳纤维增强镁铝金属液；使用短切碳纤维增强镁铝金属液进行浇注，得到短切碳纤维增强镁铝基复合材料。优选地，上述技术方案中，以体积百分比计，碳化锆粉末占颗粒增强镁铝金属液的2-4％，碳化硅粉末占颗粒增强镁铝金属液的2-4％。优选地，上述技术方案中，球磨工艺为：转速为700-1000r/min，球磨时间为2-4h。优选地，上述技术方案中，真空热处理工艺为：热处理温度为800-1000℃，气压为0.01-0.03Pa，热处理时间为2-3h。优选地，上述技术方案中，以体积百分比计，短切碳纤维占颗粒增强镁铝金属液的2-4％。优选地，上述技术方案中，预热的工艺为：气压为0.01-0.03Pa，预热温度为650-700℃，预热时间为2-3h。优选地，上述技术方案中，在进行半固态搅拌时，颗粒增强镁铝金属液的温度为600-620℃，搅拌速度为300-400r/min。优选地，上述技术方案中，在将经过预热的短切碳纤维加入颗粒增强镁铝金属液中时，经过预热的短切碳纤维的温度不低于630℃。本专利技术还提供了一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料，该复合材料是由前述方法制备的。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术通过设置设计特定的硬质粒子热处理工艺、原位融合硬质粒子与镁铝合金的工艺，实现了将碳化锆粉末以及碳化硅粉末均匀加入镁铝合金的技术效果，解决了现有技术不能将硬质粒子加入镁铝合金的缺陷；2、本专利技术通过设计碳纤维的加入工艺，成功的向镁铝合金中引入了短切碳纤维，极大的提高了镁铝合金的力学性能。具体实施方式除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。实施例1以如下方法制备短切碳纤维增强镁铝基复合材料：提供碳化锆粉末以及碳化硅粉末；对碳化锆粉末以及碳化硅粉末进行球磨，得到第一混合粉末；对第一混合粉末进行冷等静压，得到第一增强颗粒块体；对第一增强颗粒块体进行真空热处理，得到第二增强颗粒块体；将镁铝金属锭以及第二增强颗粒块体放入真空加热炉中进行复合热处理，得到颗粒增强镁铝金属液，复合热处理的工艺为：热处理气压0.01Pa，热处理温度为750℃，升温速率为70℃/min，保温时间为3h，其中，在将第二增强颗粒块体放入真空加热炉时，第二增强颗粒块体的温度为820℃；提供短切碳纤维，并对短切碳纤维进行预热；对颗粒增强镁铝金属液进行半固态搅拌，在半固态搅拌的过程中，向颗粒增强镁铝金属液中加入经过预热的短切碳纤维，得到短切碳纤维增强镁铝金属液；使用短切碳纤维增强镁铝金属液进行浇注，得到短切碳纤维增强镁铝基复合材料。以体积百分比计，碳化锆粉末占颗粒增强镁铝金属液的2％，碳化硅粉末占颗粒增强镁铝金属液的2％。球磨工艺为：转速为700r/min，球磨时间为4h。真空热处理工艺为：热处理温度为900℃，气压为0.01Pa，热处理时间为3h。以体积百分比计，短切碳纤维占颗粒增强镁铝金属液的2％。预热的工艺为：气压为0.01Pa，预热温度为650℃，预热时间为3h。在进行半固态搅拌时，颗粒增强镁铝金属液的温度为600℃，搅拌速度为300r/min。在将经过预热的短切碳纤维加入颗粒增强镁铝金属液中时，经过预热的短切碳纤维的温度为640℃。实施例2以如下方法制备短切碳纤维增强镁铝基复合材料：提供碳化锆粉末以及碳化硅粉末；对碳化锆粉末以及碳化硅粉末进行球磨，得到第一混合粉末；对第一混合粉末进行冷等静压，得到第一增强颗粒块体；对第一增强颗粒块体进行真空热处理，得到第二增强颗粒块体；将镁铝金属锭以及第二增强颗粒块体放入真空加热炉中进行复合热处理，得到颗粒增强镁铝金属液，复合热处理的工艺为：热处理气压0.03Pa，热处理温度850℃，升温速率为100℃/min，保温时间为2h，其中，在将第二增强颗粒块体放入真空加热炉时，第二增强颗粒块体的温度为830℃；提供短切碳纤维，并对短切碳纤维进行预热；对颗粒增强镁铝金属液进行半固态搅拌，在半固态搅拌的过程中，向颗粒增强镁铝金属液中加入经过预热的短切碳纤维，得到短切碳纤维增强镁铝金属液；使用短切碳纤维增强镁铝金属液进行浇注，得到短切碳纤维增强镁铝基复合材料。以体积百分比计，碳化锆粉末占颗粒增强镁铝金属液的4％，碳化硅粉末占颗粒增强镁铝金属液的4％。球磨工艺为：转速为1000r/min，球磨时间为2h。真空热处理工艺为：热处理温度为1000℃，气压为0.01Pa，热处理时间为2h。以体积百分比计，短切碳纤维占颗粒增强镁铝金属液的4％。预热的工艺为：气压为0.03Pa，预热温度为700℃，预热时间为2h。在进行半固态搅拌时，颗粒增强镁铝金属液的温度为620℃，搅拌速度为400本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：提供碳化锆粉末以及碳化硅粉末；对所述碳化锆粉末以及碳化硅粉末进行球磨，得到第一混合粉末；对所述第一混合粉末进行冷等静压，得到第一增强颗粒块体；对所述第一增强颗粒块体进行真空热处理，得到第二增强颗粒块体；将镁铝金属锭以及所述第二增强颗粒块体放入真空加热炉中进行复合热处理，得到颗粒增强镁铝金属液，所述复合热处理的工艺为：热处理气压0.01‑0.03Pa，热处理温度为750‑850℃，升温速率为70‑100℃/min，保温时间为2‑3h，其中，在将所述第二增强颗粒块体放入所述真空加热炉时，所述第二增强颗粒块体的温度不低于800℃；提供短切碳纤维，并对所述短切碳纤维进行预热；对所述颗粒增强镁铝金属液进行半固态搅拌，在所述半固态搅拌的过程中，向所述颗粒增强镁铝金属液中加入经过预热的短切碳纤维，得到短切碳纤维增强镁铝金属液；使用所述短切碳纤维增强镁铝金属液进行浇注，得到所述短切碳纤维增强镁铝基复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：提供碳化锆粉末以及碳化硅粉末；对所述碳化锆粉末以及碳化硅粉末进行球磨，得到第一混合粉末；对所述第一混合粉末进行冷等静压，得到第一增强颗粒块体；对所述第一增强颗粒块体进行真空热处理，得到第二增强颗粒块体；将镁铝金属锭以及所述第二增强颗粒块体放入真空加热炉中进行复合热处理，得到颗粒增强镁铝金属液，所述复合热处理的工艺为：热处理气压0.01-0.03Pa，热处理温度为750-850℃，升温速率为70-100℃/min，保温时间为2-3h，其中，在将所述第二增强颗粒块体放入所述真空加热炉时，所述第二增强颗粒块体的温度不低于800℃；提供短切碳纤维，并对所述短切碳纤维进行预热；对所述颗粒增强镁铝金属液进行半固态搅拌，在所述半固态搅拌的过程中，向所述颗粒增强镁铝金属液中加入经过预热的短切碳纤维，得到短切碳纤维增强镁铝金属液；使用所述短切碳纤维增强镁铝金属液进行浇注，得到所述短切碳纤维增强镁铝基复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：以体积百分比计，所述碳化锆粉末占所述颗粒增强镁铝金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕崇新，
申请(专利权)人：深圳万佳互动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44