一种镁钛复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁钛复合材料及其制备方法，属于镁基复合材料技术领域。该制备方法包括：包括以下步骤：在惰性气体保护下，将三维连续网格结构的钛预制体置于精炼后的镁合金熔体中进行无压浸渗反应；钛预制体的框架上均布三维贯通的孔隙，钛预制体的孔隙率为60

【技术实现步骤摘要】
一种镁钛复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及镁基复合材料
，具体而言，涉及一种镁钛复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁合金具有密度小等优点，是重要的轻量化结构材料。但是镁合金的强度和韧性偏低，限制了镁合金的广泛应用。金属钛具有较低的密度和高的比强度、弹性模量等优点，以钛作为增强体，镁合金作为基体制备的复合材料，可以在提高镁合金的强度的同时保持较高的塑性和弹性模量，从而获得高综合性能的镁基复合材料。
[0003]目前，镁钛复合材料一般用非连续的钛颗粒作为增强相，采用粉末冶金或搅拌铸造法制备。这些方法存在复合材料中增强相不连续、制备工艺复杂、生产成本高、增强体含量难以精准控制等问题。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种镁钛复合材料的制备方法，以解决上述技术问题中的至少一种。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的镁钛复合材料。
[0007]本申请可这样实现：
[0008]第一方面，本申请提供一种镁钛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]在惰性气体保护下，将三维连续网格结构的钛预制体置于精炼后的镁合金熔体中进行无压浸渗反应；
[0010]钛预制体的框架上均布三维贯通的孔隙，钛预制体的孔隙率为60
‑
95％，孔隙的孔径为1
‑
3mm；
[0011]无压浸渗反应是于650
‑
750℃的条件下进行5
‑
15min。
[0012]在可选的实施方式中，钛预制体由钛颗粒经3D打印制得。
[0013]在可选的实施方式中，钛颗粒的粒径为10
‑
100μm。
[0014]在可选的实施方式中，钛颗粒的粒径为15
‑
55μm。
[0015]在可选的实施方式中，3D打印的主要工艺条件包括：激光功率为200
‑
300W，扫描速率为1000
‑
2000mm/s，扫描间距为0.08
‑
0.16mm，铺粉层厚为20
‑
80μm，基板预热温度为100
‑
200℃，保护气氛为氩气，成形腔氧含量＜1000ppm。
[0016]在可选的实施方式中，激光功率为260W，扫描速率为1200mm/s，扫描间距为0.14mm，铺粉层厚为30μm，基板预热温度为100℃，保护气氛为氩气，成形腔氧含量＜1000ppm。
[0017]框架置入镁合金熔体之前，还包括对框架进行预处理；
[0018]预处理包括：去除框架表面的氧化物，随后进行预热。
[0019]在可选的实施方式中，去除框架表面的氧化物包括：将框架与酸性溶液反应。
[0020]在可选的实施方式中，酸性溶液为氢氟酸。
[0021]在可选的实施方式中，氢氟酸的浓度为4
‑
20vol％。
[0022]在可选的实施方式中，预热前，还包括对反应后的框架进行洗涤。
[0023]在可选的实施方式中，预热是于真空或惰性气体保护下，在300
‑
650℃的条件下进行10
‑
30min。
[0024]在可选的实施方式中，镁合金熔体在精炼前，还包括熔化步骤。
[0025]在可选的实施方式中，熔化是于650
‑
750℃的条件下进行。
[0026]在可选的实施方式中，熔化过程是于二氧化碳和六氟化硫的混合气体或者惰性气体保护下进行。
[0027]在可选的实施方式中，镁合金熔体在精炼后，还包括扒渣处理。
[0028]第二方面，本申请提供一种镁钛复合材料，经前述实施方式任一项的制备方法制备而得。
[0029]本申请的有益效果包括：
[0030]通过以孔隙率为60
‑
95％和孔径为1
‑
3mm的钛预制体作为框架，使钛预制体与镁合金熔体在650
‑
750℃的条件下无压浸渗5
‑
15min，能够使镁合金有效地浸渗于上述孔隙中，各自呈三维连续分布，在空间呈网络交叉结构，二者界面结合牢固，在整体结构上具有各向同性的特点。
[0031]若无压浸渗反应的温度高于750℃，会加剧镁合金熔体的挥发；若无压浸渗反应的温度低于650℃，不利于熔体与增强体的结合，浸渗反应不完整。
[0032]本申请提供的制备方法工艺简单，生产设备简单，能大大降低镁基复合材料的制造成本。制备所得的复合材料的镁
‑
钛界面结合好、组织均匀，抗拉强度和弹性模量均较高。
附图说明
[0033]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。
[0034]图1为实施例1中三维连续网格结构的钛预制体的结构示意图；
[0035]图2为实施例1中镁钛复合材料的镁
‑
钛界面结合结果图；
[0036]图3为实施例5中镁钛复合材料的镁
‑
钛界面结合结果图；
[0037]图4为对比例4中镁钛复合材料的镁
‑
钛界面结合结果图；
[0038]图5为对比例6中熔体的浸渗结果图；
[0039]图6为对比例9中镁钛复合材料的镁
‑
钛界面结合结果图。
具体实施方式
[0040]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。
[0041]下面对本申请提供的镁钛复合材料及其制备方法进行具体说明。
[0042]本申请提出一种镁钛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0043]在惰性气体保护下，将三维连续网格结构的钛预制体置于精炼后的镁合金熔体中进行无压浸渗反应。
[0044]本申请所用的钛预制体的框架上均布有三维贯通的孔隙，钛预制体的孔隙率为60
‑
95％，孔隙的孔径为1
‑
3mm。
[0045]可参考地，钛预制体的孔隙率示例性地可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％等，也可以为60
‑
95％范围内的其它任意值。
[0046]孔隙的孔径示例性地可以为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或3mm等，也可以为1
‑
3mm范围内的其它任意值。
[0047]以具有上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁钛复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在惰性气体保护下，将三维连续网格结构的钛预制体置于精炼后的镁合金熔体中进行无压浸渗反应；无压浸渗反应是于650
‑
750℃的条件下进行5
‑
15min；所述钛预制体的框架上均布三维贯通的孔隙，所述钛预制体的孔隙率为60
‑
95％，所述孔隙的孔径为1
‑
3mm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛预制体由钛颗粒经3D打印制得；优选地，所述钛颗粒的粒径为10
‑
100μm；更优地，所述钛颗粒的粒径为15
‑
55μm。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，3D打印的主要工艺条件包括：激光功率为200
‑
300W，扫描速率为1000
‑
2000mm/s，扫描间距为0.08
‑
0.16mm，铺粉层厚为20
‑
80μm，基板预热温度为100
‑
200℃，保护气氛为氩气，成形腔氧含量＜1000ppm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，激光功率为260W，扫描速率为1200m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新涛，郑开宏，罗浩，夏鹏，徐军，潘复生，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：