一种金属钛颗粒增强镁基复合材料及其真空搅拌铸造方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种金属钛颗粒增强镁基复合材料及其真空搅拌铸造方法和应用，涉及镁合金领域。该真空搅拌铸造方法包括：向真空的搅拌铸造设备中通入二氧化碳和六氟化硫混合保护气体，随后加热熔化镁合金，加入预热的金属钛颗粒，搅拌均匀，随后浇铸成型。本申请提供的金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，可以解决传统无机非金属陶瓷增强镁基复合材料具有高强、高模量，但是塑性低、脆性大的科学问题和常规搅拌铸造以及粉末冶金方法制备复合材料时存在的高成本、易氧化夹杂的技术问题，从而制备出出低成本、低氧化夹杂的综合力学性能优异的金属钛颗粒增强镁基复合材料。可广泛应用于3C电子产品、交通运输或航空航天用零部件中。用零部件中。用零部件中。

【技术实现步骤摘要】
一种金属钛颗粒增强镁基复合材料及其真空搅拌铸造方法和应用


[0001]本专利技术涉及镁合金领域，具体而言，涉及一种金属钛颗粒增强镁基复合材料及其真空搅拌铸造方法和应用。

技术介绍

[0002]镁合金是目前可应用的最轻的金属结构材料，因此受到对零部件轻量化需求强的3C电子产品、交通运输和航空航天等领域的广泛关注。但是，与钢铁和铝合金等现有工业用金属结构材料相比，镁合金的强度和刚度偏低，因而镁合金的应用受到限制。
[0003]为有效提高镁合金的强度和刚度，通常采用具有高强度和高刚度的无机非金属陶瓷如氧化物、碳化物和氮化物等作为增强相以复合镁合金。但是，陶瓷颗粒增强镁基复合材料的塑性显著恶化，这是由于陶瓷颗粒的脆性大。
[0004]为解决陶瓷颗粒增强镁基复合材料的塑性差，考虑采用塑性较好、强度和刚度较高的金属钛颗粒。比较强度，镁为35
‑
45Hv(显微维氏硬度)，而钛为110
‑
120Hv；比较刚度，镁为45GPa，而钛为105GPa。因此，通过选择金属钛颗粒作为增强相，可以实现在提高镁合金的强度和刚度的同时保持较高的塑性，从而获得综合力学性能优异的镁基复合材料。另外，金属钛分散于金属镁中，基本不影响金属镁的耐腐蚀性能。
[0005]为获得综合力学性能(即强度、刚度和塑性)优异的金属钛颗粒增强镁基复合材料，其制备方法是关键。至今为止，报告的制备钛颗粒增强镁基复合材料主要是粉末冶金和半固态搅拌铸造法。粉末冶金法虽然能获得金属钛颗粒均匀分布的镁基复合材料，但是制备工艺流程长、工艺复杂，由此导致制备成本高。而半固态搅拌铸造法虽然制备成本显著降低，但是由于金属镁非常容易氧化，制备的钛颗粒增强镁基复合材料含有大量氧化夹杂，从而无法实现优异的综合力学性能。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，可以制备出低成本、低氧化夹杂的综合力学性能优异的金属钛颗粒增强镁基复合材料。
[0008]本专利技术的目的在于提供一种金属钛颗粒增强镁基复合材料，其制备成本低，综合力学性能优异。
[0009]本专利技术的目的在于提供一种金属钛颗粒增强镁基复合材料在3C电子产品、交通运输或航空航天用零部件中的应用。
[0010]本专利技术是这样实现的：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，其包括：向真空的搅拌铸造设备中通入二氧化碳和六氟化硫混合保护气体，随后加热熔化镁合金，加入预热的金属钛颗粒，搅拌均匀，随后浇铸成型。
[0012]在可选的实施方式中，通入所述混合保护气体前，所述搅拌铸造设备中的真空度低于0.1Pa。
[0013]在可选的实施方式中，通入所述混合保护气体后，所述搅拌铸造设备中的气压高于0.1MPa。
[0014]在可选的实施方式中，所述二氧化碳和六氟化硫的体积比为100:1
‑
2。
[0015]在可选的实施方式中，在搅拌状态下加入所述金属钛颗粒；
[0016]优选地，搅拌温度为550
‑
760℃；
[0017]优选地，搅拌速度为300
‑
800r/min；
[0018]优选地，搅拌速度为450
‑
650r/min；
[0019]优选地，搅拌时间为10
‑
60min；
[0020]优选地，搅拌时间为30
‑
40min。
[0021]在可选的实施方式中，所述金属钛颗粒的预热温度为60
‑
200℃，预热时间为1
‑
5小时；
[0022]优选地，所述金属钛颗粒的预热温度为80
‑
120℃，预热时间为2
‑
4小时。
[0023]在可选的实施方式中，所述金属钛颗粒的粒径为1
‑
100μm；
[0024]优选地，所述金属钛颗粒的粒径为1
‑
20μm；
[0025]优选地，所述金属钛颗粒的加入量占金属钛颗粒增强镁基复合材料的体积分数为2
‑
50％；优选为2.5
‑
30％。
[0026]在可选的实施方式中，所述镁合金中含有铝元素；
[0027]优选地，所述镁合金中所述铝元素的质量百分数为1.0
‑
10.0％。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种金属钛颗粒增强镁基复合材料，其是采用如前述实施方式任一项所述的金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法制备而成。
[0029]第三方面，本专利技术提供一种如前述实施方式所述的金属钛颗粒增强镁基复合材料在3C电子产品、交通运输或航空航天用零部件中的应用。
[0030]本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本申请提供的金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，可以解决传统无机非金属陶瓷增强镁基复合材料具有高强、高模量，但是塑性低、脆性大的科学问题和常规搅拌铸造以及粉末冶金方法制备复合材料时存在的高成本、易氧化夹杂的技术问题，从而制备出出低成本、低氧化夹杂的综合力学性能优异的金属钛颗粒增强镁基复合材料。可广泛应用于3C电子产品、交通运输或航空航天用零部件中。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033]图1为实施例1中金属钛颗粒增强镁基复合材料的显微组织；
[0034]图2为实施例2中金属钛颗粒增强镁基复合材料的显微组织；
[0035]图3为实施例3中金属钛颗粒增强镁基复合材料的显微组织。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0037]下面对本专利技术提供的金属钛颗粒增强镁基复合材料及其真空搅拌铸造方法和应用进行具体说明。
[0038]本专利技术提出一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，包括以下步骤：向真空的搅拌铸造设备中通入二氧化碳和六氟化硫混合保护气体，随后加热熔化镁合金，加入预热的金属钛颗粒，搅拌均匀，随后浇铸成型。
[0039]具体来说，本申请中的搅拌铸造设备是全密封的，通过抽真空的操作使搅拌铸造设备形成真空状态，真空度抽至低于0.1Pa，从而避免后续镁合金熔铸和搅拌过程中的氧化夹杂的技术问题。
[0040]接着向搅拌铸造设备中通入二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，其特征在于，其包括：向真空的搅拌铸造设备中通入二氧化碳和六氟化硫混合保护气体，随后加热熔化镁合金，加入预热的金属钛颗粒，搅拌均匀，随后浇铸成型。2.根据权利要求1所述的金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，其特征在于，通入所述混合保护气体前，所述搅拌铸造设备中的真空度低于0.1Pa。3.根据权利要求1所述的金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，其特征在于，通入所述混合保护气体后，所述搅拌铸造设备中的气压高于0.1MPa。4.根据权利要求1所述的金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，其特征在于，所述二氧化碳和六氟化硫的体积比为100:1
‑
2。5.根据权利要求1所述的金属钛颗粒增强镁基复合材料的真空搅拌铸造方法，其特征在于，在搅拌状态下加入所述金属钛颗粒；优选地，搅拌温度为550
‑
760℃；优选地，搅拌速度为300
‑
800r/min；优选地，搅拌速度为450
‑
650r/min；优选地，搅拌时间为10
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60min；优选地，搅拌时间为30
‑
40min。6.根据权利要求1所述的金属钛颗粒增强镁基复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：康跃华，郑开宏，潘复生，李新涛，张静，韩胜利，冯波，赵虎，周楠，冯晓伟，尹翠翠，黄正华，徐静，
申请(专利权)人：广东省科学院材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：