一种具有低热膨胀制造技术

本发明专利技术公开了一种具有低热膨胀

【技术实现步骤摘要】
一种具有低热膨胀、优异强度和塑性的轻质镁基合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属复合材料
，具体涉及一种具有低热膨胀
、
优异强度和塑性的轻质镁基合金及其制备方法
。

技术介绍

[0002]与其他结构材料相比，镁及镁合金具有密度低
、
比强度高
、
减振性好
、
铸造性能优良等优点，在汽车
、
电子
、
军工
、
航空航天等领域有广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料
。
[0003]然而在精密仪器
、
机械工程等领域，镁合金材料较高的热膨胀系数
(CTE)
使得工件在温度变化时产生细微形变，其内部产生的热应力容易引起信息传输失真
、
加速工件老化，甚至产生微裂纹直接造成工件失效；与其他材料
(
如铝合金
、
铜合金
、
钢铁等
)
配合使用时，具有较高
CTE
的镁合金与其他材料的热膨胀系数不匹配，导致不同材料间在外界温度变化时收缩不一致，轻则产生内应力缩减仪器的精密度与寿命，重则引起材料断裂引起安全事故
。
[0004]在镁基体中引入负热膨胀
/
低热膨胀的第二相粒子是目前降低镁合金热膨胀系数的有效途径，但盲目地引入负热膨胀
/
低热膨胀粒子往往会牺牲镁合金原有的力学性能，特别是塑性
。
如何在维持镁合金原有力学性能不变
、
甚至提高镁合金塑性的情况下，尽可能地降低镁合金的热膨胀系数，成为高温镁合金研究领域亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种具有低热膨胀
、
优异强度和塑性的轻质镁基合金及其制备方法
。
[0006]本专利技术为了实现其目的，采用的技术方案是：
[0007]一种具有低热膨胀
、
优异强度和塑性的轻质镁基合金的制备方法，包括如下步骤：
[0008]一
、
制备负热膨胀材料
Mn
x
Ge
粉末，其中，
2.5≦x≦3.5
；
[0009]二
、
通过真空热压烧结法制备
(Mn
x
Ge+Al)/
金属基材料：
[0010]1)
将步骤一中所得到的负热膨胀材料
Mn
x
Ge
与铝粉
、
金属基体粉末按比例混合
、
充分研磨直至粉末混合均匀，得到
(Mn
x
Ge+Al)/
金属基体混合粉末，其中，
Mn
x
Ge
粉
、Al
粉和金属基体粉末的质量比为3～
30:0
～
6:70
～
97
，所述金属基体粉末为纯镁或镁合金粉末；
[0011]2)
将步骤
1)
中所得到的
(Mn
x
Ge+Al)/
金属基体混合粉末装入模具中，在热压烧结炉中，抽真空，以
15
～
25℃/min
的升温速率从室温升至
500
～
550℃
，同时加压至
15
～
25MPa
，保温保压时间
0.5
～
1.5h
，最后随炉冷却至室温，得到
(Mn
x
Ge+Al)/
金属基材料
。
[0012]优选地，步骤二的步骤
1)
中，所述
Mn
x
Ge
粉
、Al
粉和金属基体粉末的质量比为3～
30:2
～
6:64
～
95
或3～
20:2
～
6:74
～
95
或4～
15:2
～
6:79
～
94
或4～
10:2
～
6:84
～
94
或4～
6:2
～
6:88
～
94
或4～
6:2.5
～
5.5:89
～
94
或4～
6:2.5
～
5.5:89
～
93
或
5:3
～
5:90
～
92
或
5:4
～
5:90
～
91
或
5:5:90。
[0013]优选地，所述的制备方法中，所述金属基体为
WE43
镁合金
。
[0014]优选地，所述的制备方法中，所述
Mn
x
Ge
粉末，其中，
x
＝
3。
[0015]优选地，所述的制备方法中，步骤二的步骤
1)
中，负热膨胀材料
Mn
x
Ge
与铝粉
、
金属基体粉末按比例放入行星球磨机中球磨，球料比为8～
12:1
，球磨时间2～
3h
，球磨机转速为
60
～
100r/min。
[0016]优选地，所述的制备方法中，步骤二的步骤
2)
中，在热压烧结炉中，抽真空，以
20℃/min
的升温速率从室温升至
510
～
530℃
，同时加压至
18
～
22MPa
，保温保压时间
0.8
～
1.2h。
[0017]优选地，所述的制备方法中，所述负热膨胀材料
Mn
x
Ge
的制备包括以下步骤：
[0018]1)
按摩尔比称量
Mn
粉
、Ge
粉，将称量好的粉末混合
、
充分研磨直至粉末混合均匀；
[0019]2)
将混合均匀的混合粉末装入模具中，在热压烧结炉中，抽真空，以
15
～
25℃/min
的升温速率从室温升至
850
～
950℃
，同时加压至
80
～
120MPa
，保温保压时间5～
7h
，随后冷却至室温获得负热膨胀材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有低热膨胀
、
优异强度和塑性的轻质镁基合金的制备方法，包括如下步骤：一
、
制备负热膨胀材料
Mn
x
Ge
粉末，其中，
2.5≦x≦3.5
；二
、
通过真空热压烧结法制备
(Mn
x
Ge+Al)/
金属基材料：
1)
将步骤一中所得到的负热膨胀材料
Mn
x
Ge
与铝粉
、
金属基体粉末按比例混合
、
充分研磨直至粉末混合均匀，得到
(Mn
x
Ge+Al)/
金属基体混合粉末，其中，
Mn
x
Ge
粉
、Al
粉和金属基体粉末的质量比为3～
30:0
～
6:70
～
97
，所述金属基体粉末为纯镁或镁合金粉末；
2)
将步骤
1)
中所得到的
(Mn
x
Ge+Al)/
金属基体混合粉末装入模具中，在热压烧结炉中，抽真空，以
15
～
25℃/min
的升温速率从室温升至
500
～
550℃
，同时加压至
15
～
25MPa
，保温保压时间
0.5
～
1.5h
，最后随炉冷却至室温，得到
(Mn
x
Ge+Al)/
金属基材料
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二的步骤
1)
中，所述
Mn
x
Ge
粉
、Al
粉和金属基体粉末的质量比为3～
30:2
～
6:64
～
95
或3～
20:2
～
6:74
～
95
或4～
15:2
～
6:79
～
94
或4～
10:2
～
6:84
～
94
或4～
6:2
～
6:88
～
94
或4～
6:2.5
～
5.5:89
～
94
或4～
6:2.5
～
5.5:89
～
93
或
5:3
～
5:90
～
92
或
5:4
～
5:90
～
91
或
5:5:90。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属基体为
WE43...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴素娟，赵纪薇，高瑜阳，黄亚东，宋江凤，董志华，蒋斌，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：