本发明专利技术提供一种铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料及其制备方法，该复合材料的性能优越，强度高，并且具有软磁性能。其制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该复合材料以镁合金为基体，在基体上分布着铁基非晶纳米晶纤维，铁基非晶纳米晶纤维占复合材料的体积百分数为５０％－６５％；该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：Ａｌ为５％～８％，Ｓｉ为０．０５－０．１％，Ｆｅ为０．０１％～０．０５％，Ｃｏ为０．０１％～０．０５％，Ｙ为０．００３％－０．０９％，Ｎｉ为０．００１％～０．００５％，Ｌａ为０．００３％－０．０９％，其余为Ｍｇ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，涉及一种铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料及其制 备方法。
技术介绍
目前金属材料领域中，对纤维及其对镁的作用受到了重视。陶国林在重庆工商大学学报2005第22卷第5期研究了石墨(碳)纤维增强镁 基复合材料。200810035823. 2提出二氧化钛碳涂层碳纤维增强镁基复合材料。但是石墨 (碳)纤维和镁存在界面反应，生成大量反应产物，形成聚集的脆性相和界面反应产物脆性 层，造成纤维等增强体严重损伤，材料的性能急剧下降。如果要解决界面反应问题，可采取 碳纤维涂层方式，但工艺复杂，成本高。晏建武等采用较高熔点的钛纤维，在稀有金属杂志1996年第3期发表了钛纤维增 强钛合金复合材料的研究，采用真空热压工艺制备钛纤维增强钛合金复合材料。但是，该技 术采用钛纤维增强钛合金，复合材料的重量较大，不能满足比强度更高的要求。钛纤维也不 会赋予基体合金磁性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种轻质铁基非晶纳米晶纤维增强镁 复合材料，该复合材料的性能优越，强度高，并且具有软磁性能。本专利技术的另一目的是提供铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料的制备方法，该制 备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料，该复合材料以镁合金为基体，在 基体上分布着铁基非晶纳米晶纤维，铁基非晶纳米晶纤维占复合材料的体积百分比为 50% -65% ；该镁合金基体的化学成分的重量百分含量A1为5% 8%，Si为0. 05-0. 1%, Fe 为 0. 01 % 0. 05 %，Co 为 0. 01 % 0. 05 %，Y 为 0. 003 % -0. 09 %，Ni 为 0. 001 % 0. 005%, La 为 0. 003% -0. 09%，其余为 Mg ；铁基非晶纳米晶纤维的化学成分的重量百分含量B为2% 4%，Co为 0. 02 % 0. 05 %，V 为 0. 002 % 0. 04 %，Ni 为 0. 001 % 0. 005 %，Si 为 4-7 %，Y 为 0. 003% -0. 09%，La为0. 05% 0. 2%，其余为Fe ；纳米晶处于非晶基体中，纳米晶与非晶 的体积比为1 2-1。本专利技术铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料的制备方法，它包括以下步骤a.铁基非晶纳米晶纤维的准备按重量百分含量B为2% 4%，Co为 0. 02 % 0. 05 %，V 为 0. 002 % 0. 04 %，Ni 为 0. 001 % 0. 005 %，Si 为 4-7 %，Y 为 0. 003% -0. 09%，La为0. 05% 0. 2%，其余为Fe进行配料，将原料置入带有加热装置的升液管内熔化而形成铁合金液，熔化温度为1550-1600°C ；合金液通过升液管与旋转的水冷 铜合金转轮凸缘接触，水冷铜合金转轮凸缘将合金液拽出，形成铁基非晶纳米晶纤维，转轮 凸缘的线速度为19-24m/s，铁基非晶纳米晶纤维的直径为10-45 μ m;转轮开转前开启转轮 水冷系统，水冷系统进水温度小于30°C ；然后将铁基非晶纳米晶纤维成束放置于有加热装置的底部通真空系统的钢制模 具的空腔中形成铁基非晶纳米晶纤维预制体，铁基非晶纳米晶纤维体积占金属模具空腔体 积的50% -65%，开启模具加热装置，控制温度为450-550°C ；b.镁合金液的准备按重量百分含量Al为5% 8%，Si为0.05-0. 1%，Fe为 0. 01% 0. 05%，Co 为 0. 01% 0. 05%，Y 为 0. 003% -0. 09%，Ni 为 0. 001% 0. 005%, La为0. 003% -0. 09%，其余为Mg进行配料，将原料在680_720°C温度下熔化成镁合金液；c.开启真空系统，控制上述钢制模具内的相对真空度为_20Kpa，将上述镁合金液 体浇入上述接通真空系统的金属模具内铁基非晶纳米晶纤维预制体上面，并注满模具，镁 合金液体在真空压力作用下渗入铁基非晶纳米晶纤维预制体，关闭模具加热装置；在该钢 制模具内冷却凝固，形成铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料。本专利技术相比现有技术的有益效果如下本专利技术铁基非晶纳米晶纤维中的B、Co、Ni、Si、Fe、Y元素共同作用可保证铸造时 内部组织为非晶态；Si、V、La元素共同作用可保证纤维合金在液态镁合金的作用下在非晶铁基纤维组 织中析出的纳米晶粒不会长大。镁合金中Al、Co、Ni、Si Y、La元素保证合金具有较高强度。镁合金中Fe、Co、Y、 Ni, Si共同作用能保证镁合金与铁基非晶纳米晶纤维具有很好的冶金结合。本专利技术的合金性能见表1。合金制备工艺简便，生产的合金材料性能好，而且生产成本低，非常便于工业化生产。四附图说明图1为本专利技术实施例一制得的铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料的金相组织。由图1可以看到在镁合金基体和铁基非晶纳米晶纤维界面结合良好。五具体实施例方式以下各实施例仅用作对本专利技术的解释说明，其中的重量百分含量均可换成重量g、 kg或其它重量单位。实施例一铁基非晶纳米晶纤维的准备按重量百分含量B为2%，Co为0.02%，V为 0. 002%, Ni 为 0. 001%，Si 为 4%，Y 为 0. 003%, La 为 0. 05%，其余为 Fe 进行配料，将原 料置入带有加热装置的升液管内熔化而形成铁合金液，熔化温度为1550-1600°C ；该升液管 下部套装有柱塞，柱塞在动力装置带动下可沿升液管上、下移动，柱塞上移时可将升液管内 液面抬高，从而便于转轮凸缘将合金液拽出，形成细晶铜纤维，转轮采用轮缘有凸缘的水冷 铜合金转轮。合金液通过升液管与旋转的水冷铜合金转轮凸缘接触，水冷铜合金转轮凸缘将合金液拽出，形成铁基非晶纳米晶纤维，转轮凸缘的线速度为19-24m/s，铁基非晶纳米晶 纤维的直径为10-45 μ m ；然后将铁基非晶纳米晶纤维成束放置于有加热装置的底部通真 空系统的钢制模具的空腔中形成铁基非晶纳米晶纤维预制体，铁基非晶纳米晶纤维体积占 金属模具空腔体积的55% (50% -65%均可，铁基非晶纳米晶纤维占复合材料的体积百分 数为50% -65% )，通过模具加热装置控制钢制模具内温度为450-550°C ；镁合金液的准备按重量百分含量Al为5%，Si为0.05%，Fe为0.01%，Co 为0.01%，Y为0.003%，Ni为0. 001%, La为0. 003 %，其余为Mg进行配料，将原料在 680-720°C温度下熔化成镁合金液；开启真空系统，控制上述钢制模具内的相对真空度为-20Kpa，将上述镁合金液体 浇入上述接通真空系统的金属模具内铁基非晶纳米晶纤维预制体上面，并注满模具，镁合 金液体在真空压力作用下渗入铁基非晶纳米晶纤维预制体，此时可关闭模具加热装置，合 金在钢制模具内保持真空度冷却凝固，形成铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料，该铁基 非晶纳米晶纤维占镁合金基体体积的50%。实施例二 镁合金基体各成份的重量百分含量按Al为8%，Si为0. 1%，Fe为0.05%，Co 为0. 05%, Y为0. 09%, Ni为0. 005%, La为0. 09%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁基非晶纳米晶纤维增强镁复合材料，该复合材料以镁合金为基体，在基体上分布着铁基非晶纳米晶纤维，铁基非晶纳米晶纤维占复合材料的体积百分比为５０％－６５％； 该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：Ａｌ为５％～８％，Ｓｉ为０．０５－０．１％，Ｆｅ为０．０１％～０．０５％，Ｃｏ为０．０１％～０．０５％，Ｙ为０．００３％－０．０９％，Ｎｉ为０．００１％～０．００５％，Ｌａ为０．００３％－０．０９％，其余为Ｍｇ； 铁基非晶纳米晶纤维的化学成分的重量百分含量：Ｂ为２％～４％，Ｃｏ为０．０２％～０．０５％，Ｖ为０．００２％～０．０４％，Ｎｉ为０．００１％～０．００５％，Ｓｉ为４－７％，Ｙ为０．００３％－０．０９％，Ｌａ为０．０５％～０．２％，其余为Ｆｅ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，赵浩峰，邱奕婷，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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