纳米钛增强镁基合金复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及合金材料领域，公开了纳米钛增强镁基合金复合材料及其制备方法。制备方法，包括：将纳米钛颗粒与镁粉球磨混合使纳米钛颗粒和镁粉初步混匀得到初混料；对初混料进行超声处理，使局部微观团聚的纳米钛颗粒进一步分散得到终混料；将终混料加入至镁合金熔体中混合均匀得到复合材料熔体；将复合材料熔体浇铸成型得到纳米钛增强镁基合金复合材料。纳米钛增强镁基合金复合材料，采用上述制备方法制得。本申请提供的制备方法，可使得纳米钛能够在镁合金熔体中均匀分散，制得力学性能好的镁合金材料。合金材料。合金材料。

【技术实现步骤摘要】
纳米钛增强镁基合金复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金材料
，具体而言，涉及纳米钛增强镁基合金复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纳米钛颗粒加入镁合金后，可以显著提高镁合金材料的力学性能。由于纳米钛颗粒粒径小，比表面积大，在静电以及范德华力等作用下加入至镁合金熔体后分散均匀性差，目前公开的制备纳米钛增强镁基合金复合材料方法主要是将纳米钛颗粒直接添加到镁合金，这种制备方法将导致纳米钛颗粒团聚。此外，当纳米钛颗粒粒径较小时，容易自燃，通过直接添加纳米钛颗粒将会增加工艺难度，并且造成安全隐患。另外有现有技术通过将树脂与纳米钛颗粒混合后，再加入镁合金，这可能会导致加入其他成分材料影响铸锭质量。
[0003]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供纳米钛增强镁基合金复合材料及其制备方法，以解决纳米钛颗粒在镁合金熔体中不易分散均匀的问题。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种纳米钛增强镁基合金复合材料的制备方法，包括：
[0007]将纳米钛颗粒与镁粉球磨混合使纳米钛颗粒和镁粉初步混匀得到初混料；
[0008]对初混料进行超声处理，使局部微观团聚的纳米钛颗粒进一步分散得到终混料；
[0009]将终混料加入至镁合金熔体中混合均匀得到复合材料熔体；
[0010]将复合材料熔体浇铸成型得到纳米钛增强镁基合金复合材料。
[0011]在可选的实施方式中，纳米钛颗粒与镁粉的质量比为0.1～30:100。
[0012]在可选的实施方式中，纳米钛颗粒的平均粒径为50～1000nm，镁粉的平均粒径是纳米钛颗粒粒径的100～1500倍。
[0013]在可选的实施方式中，加入至所述镁合金熔体中的所述纳米钛颗粒与所述镁粉的质量之和占所述复合材料质量的5～40％。
[0014]在可选的实施方式中，球磨时，球磨设备的转速为30～300r/min，球料比为1～10:1，球磨时间为5h
‑
120h；
[0015]优选地，球磨过程在氩气的保护下进行。
[0016]在可选的实施方式中，超声处理时，超声功率为400W～1000W，时间为10min～40min。
[0017]在可选的实施方式中，将终混料加入至镁合金熔体中混合均匀得到复合材料熔体的方式为：
[0018]对温度为550～650℃的半固态镁合金熔体进行单向搅拌，在此过程中逐渐向镁合金熔体中加入终混料，终混料加入完毕后采用正反方向交替搅拌或变速搅拌的方式继续进
行一次搅拌，一次搅拌速度为300～1200r/min，继续搅拌10～60min；
[0019]一次搅拌结束后进行二次搅拌，二次搅拌过程以升温速率2～30℃/min升高温度至600～730℃，在搅拌速度400～1200r/min下搅拌10～60min。
[0020]在可选的实施方式中，在向镁合金熔体内加入终混料并搅拌使之混合均匀的过程中，是在保护气气氛中进行，保护气为氩气，或者为六氟化硫和二氧化碳的混合气。
[0021]在可选的实施方式中，向镁合金熔体内加入终混料并搅拌使之混合均匀是在真空搅拌炉内进行，炉内真空度低于10Pa时通入保护气，整个搅拌过程炉内始终保持≤0.03MPa的微正压状态。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种纳米钛增强镁基合金复合材料，采用如前述实施方式任一项的制备方法制得。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本申请实施例提供的纳米钛增强镁基合金复合材料的制备方法，将纳米钛颗粒和镁粉混合，通过球磨和超声处理后，可得到纳米钛颗粒在宏观以及微观上分布均匀的混合粉，如此则可有效避免纳米钛加入至镁合金熔体后出现团聚的问题；将混合粉加入镁合金熔体可得到纳米钛分散均匀的复合熔体，浇铸后可得力学性能好的镁合金材料。
附图说明
[0025]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。
[0026]图1为实施例1制得的复合材料的SEM图；
[0027]图2为实施例2制得的复合材料的SEM图；
[0028]图3为实施例3制得的复合材料的SEM图；
[0029]图4为实施例4制得的复合材料的SEM图；
[0030]图5为对比例1制得的复合材料的SEM图；
[0031]图6为对比例2制得的复合材料的SEM图；
[0032]图7为对比例3制得的复合材料的SEM图。
具体实施方式
[0033]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。
[0034]下面对本申请实施例提供的纳米钛增强镁基合金复合材料及其制备方法进行具体说明。
[0035]纳米钛增强镁基合金复合材料的制备方法，包括：
[0036]将纳米钛颗粒与镁粉球磨混合使纳米钛颗粒和镁粉初步混匀得到初混料；
[0037]对初混料进行超声处理，使局部微观团聚的纳米钛颗粒进一步分散得到终混料；
[0038]将终混料加入至镁合金熔体中混合均匀得到复合材料熔体；
[0039]将复合材料熔体浇铸成型得到纳米钛增强镁基合金复合材料。
[0040]本申请实施例提供的纳米钛增强镁基合金复合材料的制备方法，将纳米钛颗粒和镁粉混合，通过球磨和超声处理后，可得到纳米钛颗粒在宏观以及微观上分布均匀的混合粉，如此则可有效避免纳米钛加入至镁合金熔体后出现团聚的问题；将混合粉加入镁合金熔体可得到纳米钛分散均匀的复合熔体，浇铸后可得力学性能好的镁合金材料。
[0041]具体地，纳米钛增强镁基合金复合材料的制备方法的制备步骤为：
[0042]S1、初混料的制备
[0043]将纳米钛颗粒加入至镁粉中，然后将纳米钛和镁粉的混合粉体倒入装有钢球的球磨设备中进行球磨。球磨条件为：球料比1～5:1(例如1:1、2:1、3:1或5:1，此处球料比指钢球与球磨机内的物料的质量比)，球磨转速为30～300r/min(例如30r/min、50r/min、100r/min或300r/min)，球磨过程在惰性气氛下进行，惰性气例如可以为氩气，球磨5h～120h(例如5h、10h、20h、50h、80h、100h或120h)后得到初混料。
[0044]优选地，纳米钛颗粒与镁粉的质量比为0.1～30:100(例如0.1:100、1:100、5:100、10:100或30:100)。
[0045]优选地，纳米钛颗粒的平均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米钛增强镁基合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将纳米钛颗粒与镁粉球磨混合使所述纳米钛颗粒和所述镁粉初步混匀得到初混料；对所述初混料进行超声处理，使局部微观团聚的所述纳米钛颗粒进一步分散得到终混料；将所述终混料加入至镁合金熔体中混合均匀得到复合材料熔体；将所述复合材料熔体浇铸成型得到纳米钛增强镁基合金复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米钛颗粒与所述镁粉的质量比为0.1～30:100。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米钛颗粒的平均粒径为50～1000nm，所述镁粉的平均粒径是所述纳米钛颗粒粒径的100～1500倍。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加入至所述镁合金熔体中的所述纳米钛颗粒与所述镁粉的质量之和占所述复合材料质量的5～40％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，球磨时，球磨设备的转速为30～300r/min，球料比为1～10:1，球磨时间为5h～120h；优选地，球磨过程在氩气的保护下进行。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超声处理时，超声功率为400W～1000W，时间为10min～40min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军，郑开宏，李新涛，宋东福，韩胜利，周楠，
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：