一種含SiC顆粒的高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種含SiC顆粒高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料。所述鎂基復(fù)合材料，包括下述重量百分比含量的組分：1.0-15.0％重稀土，1.0～15.0％的SiC，1.0～5.0％的錫、銻和鋅中至少一種，余量為鎂；所述重稀土、SiC以及錫、銻和鋅中的至少一種占所述稀土鎂基復(fù)合材料的總重量百分含量為3-30％。本發(fā)明的稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，包括：在鎂錠上打孔，對(duì)碳化硅顆粒進(jìn)行表面改性處理，烘干后將其裝入孔內(nèi)；將裝有碳化硅顆粒的鎂錠放入坩堝中熔鑄；經(jīng)熱處理工藝獲得稀土鎂基復(fù)合材料。通過(guò)該方法制備的稀土鎂基復(fù)合材料，具有高的室溫強(qiáng)度和彈性模量，較好的塑性。綜合性能明顯高于現(xiàn)有的稀土鎂合金。適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種含SiC顆粒的高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種包含SiC顆粒的稀土 鎂基復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為達(dá)到減重增效的目的，汽車制造業(yè)對(duì)高性能輕質(zhì)材料的需求量迅速增長(zhǎng)，鎂合 金材料作為可工業(yè)化生產(chǎn)的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料，受到了特別的重視。近年來(lái)，交通運(yùn)輸及航 空航天工具的速度越來(lái)越高，所需的動(dòng)力功率越來(lái)越大，對(duì)材料的耐熱性能及抗彈性變形 能力提出了更高的要求。合金化是提高合金力學(xué)性能的有效手段。從上世紀(jì)四十年代以來(lái)， 相繼開(kāi)發(fā)了一系列具備優(yōu)異性能的Mg-RE合金，如國(guó)外研發(fā)的含銀（Ag)和稀土（RE)的鎂 合金QE22、EQ21，含稀土釔（Y)和釹（Nd)的鎂合金WE54、WE43等，以及國(guó)內(nèi)研發(fā)的鎂合金 ZM6,Mg-Gd-Y系列合金等。其中，WE54和WE43合金是目前發(fā)展最為成功的商業(yè)化耐熱稀土 鎂合金，具有很高的室溫和高溫力學(xué)性能，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)285MPa，耐熱溫度可達(dá)300°C， 且經(jīng)過(guò)熱處理后其耐蝕性能優(yōu)于其他高溫鎂合金。
[0003] 與國(guó)外的合金相比，Mg-Gd-Y系合金性能較穩(wěn)定，室溫和高溫強(qiáng)度與國(guó)外合金水 平相當(dāng)，甚至某些合金的強(qiáng)度還要高于國(guó)外的合金。近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)的中南大學(xué)、上海交 通大學(xué)以及中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所等研究機(jī)構(gòu)在國(guó)家"973"等重大項(xiàng)目的支持 下，結(jié)合自身的優(yōu)勢(shì)對(duì)Mg-Gd-Y-Zr(GWK)合金進(jìn)行了深入的研究，已取得了顯著的成果。何 上明等通過(guò)調(diào)整GcU Y的含量，綜合利用固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化以及形變強(qiáng)化等手段，開(kāi)發(fā)出 了 Mg-Gd-Y-Zr (JDM-2)高強(qiáng)耐熱變形鎂合金，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到436MPa和 491MPa的最高強(qiáng)度指標(biāo)。張新明等研制的Mg-9Gd-4Y-0. 6Zr合金具有較高的室溫和高溫強(qiáng) 度，力學(xué)性能明顯優(yōu)于WE54合金，耐熱溫度更是達(dá)到了 350°C。這主要是由于GcUY元素在 鎂基體中具有較大的固溶度，經(jīng)高溫固溶和時(shí)效處理后可形成大量的亞穩(wěn)析出相（β "和 β')，從而提高了合金的強(qiáng)度。
[0004] 由混合定律可知，多相合金的彈性模量是由其組成相的彈性模量及其體積分 數(shù)決定的。可惜的是，Mg-RE 合金中 MgGd(56. 9GPa)、Mg3Gd(46. IGPa)、Mg7Gd(52. 6GPa)、 1^(55.76?&)、1%24￥5(53.86? &)和1%制(55.46?&)等相的彈性模量都比較低，使得1%-1?合 金的彈性模量也比較低，僅為40?45GPa，最終導(dǎo)致其抗彈性變形能力差，不能滿足工程領(lǐng) 域?qū)p質(zhì)高強(qiáng)高模量耐熱鎂合金材料的需求。因此，研發(fā)高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料材料的 需求已變得非常迫切。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種組分配比合理、加工制造容易 的高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料，該鎂基復(fù)合材料在室溫條件下彈性模量得到顯著提高，可達(dá) 50?70GPa，且抗拉強(qiáng)度、延伸率優(yōu)異，易加工制造，滿足輕質(zhì)材料和（或）零部件制造的需 求。
[0006] 本發(fā)明提供一種稀土鎂基復(fù)合材料，包括下述組分按重量百分比的組分：
[0007] 重稀土 1.0-15.0%，
[0008] SiC 1. 0-15. 0%,
[0009] 錫、銻和鋅中的至少一種1.0-5. 0%，
[0010] 余量為鎂；各組分重量百分之和為100%。
[0011] 所述重稀土的重量百分含量?jī)?yōu)選為2.0-15.0%，更優(yōu)選為5.0-15.0%，最優(yōu)選為 10. 0-15. 0%。
[0012] 所述SiC的重量百分含量?jī)?yōu)選為4.0-15.0%，更優(yōu)選為5.0-15.0%，最優(yōu)選為 10. 0-15. 0%。
[0013] 錫、銻和鋅中的至少一種的重量百分含量?jī)?yōu)選為0. 1-5. 0 %，更優(yōu)選為 1. 0-5. 0 %，最優(yōu)選為 3. 0-5. 0 %。
[0014] 本發(fā)明的高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料，所述重稀土選自釓（Gd)、鏑（Dy)、鋱（Tb)、欽 (Ho)、鉺（Er)、銩（Tm)、鐿（Yb)和镥（Lu)中的至少一種。其中，當(dāng)重稀土選自釓（Gd)Jg (Dy)、銩（Tm)、鐿（Yb)和镥（Lu)中的至少一種使效果更優(yōu)，最好選自（Gd)和鏑（Dy)中的 一種。
[0015] 另外，進(jìn)一步地，本發(fā)明中加入活性元素 X，是為了細(xì)化晶粒，改善晶界結(jié)構(gòu)，提高 該鎂基復(fù)合材料的塑性。本發(fā)明的高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù)合材料，還包含有占高強(qiáng)高模量 稀土鎂基復(fù)合材料總重量百分含量為小于等于2wt %的活性元素 X，其中，所述活性元素 X 包括鋁（Al)、鈦（Ti)、銀（Ag)、鋯（Zr)、鈣（Ca)、鈧（Sc)、鑭（La)、鈰（Ce)、銪（Eu)、鐠（Pr)、 钷（Pm)、釤（Sm)中的任意一種。所述活性元素 X的重量百分含量?jī)?yōu)選為0. 1-2. 0%，更優(yōu) 選為 1. 0-2. 0%。
[0016] 優(yōu)選的，本發(fā)明的高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù)合材料由下述重量百分含量的組分組 成：
[0017] 重稀土 1.0-15.0%，
[0018] SiC 1. 0-15. 0%,
[0019] 錫、銻和鋅中的至少一種L 0-5.0%，
[0020] 活性元素 X小于等于2%，
[0021] 余量為鎂；各組分重量百分之和為100%。
[0022] 此外，本發(fā)明提供了一種易于工業(yè)化生產(chǎn)的稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，其中， 所述制備方法包括：
[0023] 1)在純鎂錠上打孔，孔的直徑為2. 0-2. 5cm ;對(duì)SiC顆粒進(jìn)行表面改性處理，烘干 后將其裝入孔內(nèi)得到裝有SiC顆粒的純鎂錠；
[0024] 2)熔鑄：將步驟1)得到的裝有SiC顆粒的純鎂錠放入鐵坩堝中在Ar氣保護(hù)氣氛 下加熱至730-750°C，待純鎂錠熔化后，對(duì)熔體進(jìn)行攪拌后，迅速升溫至770-780°C，然后， 加入純鋅和其余組分的中間合金并攪拌，精煉扒渣，澆鑄，得到鑄錠；
[0025] 上述步驟2)中，控制所有中間合金完全熔化及精煉扒渣至澆鑄時(shí)間小于等于4分 鐘。
[0026] 上述方法中，按設(shè)計(jì)的高模量鎂基復(fù)合材料組分配比分別取各組分，按照上述組 分含量分別取各個(gè)組分，如果組分中含有鋅，Zn以純鋅的方式加入純鎂熔體內(nèi)。Mg用純鎂 的方式加入，S iC顆粒用微米級(jí)尺寸（粒徑為I. 0-20 μ m)的β-SiCp加入，其余組分以鎂 基中間合金的形式加入。
[0027] 本發(fā)明的高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法中，還包括將所述鑄錠經(jīng) 500-525°C /2-24h均勻化處理及200-250°C /2-72h時(shí)效處理后獲得高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù) 合材料。
[0028] 本發(fā)明的高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，還包括將所述鑄 錠經(jīng)500-525 °C /2-24h均勻化處理后，于300-450 °C擠壓、熱軋或熱鍛后進(jìn)行 490-500°C /0· 5-1. 5h固溶處理，然后，進(jìn)行200-250°C /2-72h時(shí)效處理，分別獲得高強(qiáng)高模 量稀土鎂基復(fù)合材料擠壓材、熱軋材或熱鍛材。
[0029] 本發(fā)明所指高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料是通過(guò)添加具有高彈性模量的SiC顆粒 (360-460GPa)，同時(shí)又利用了 GcU Y、Nd等元素在鎂基體中較大的固溶特性（其固溶度分別 為23. 5wt. %、12. 4wt. %和3. 6wt. % )，當(dāng)將它們加入鎂熔體后，會(huì)在隨后的材料制備過(guò)程 中（如時(shí)效工藝）形成大量的非平衡和（或）平衡第二相（如β "和β ')，從而使本發(fā) 明所指的鎂合金獲得了很高的力學(xué)性能。
[0030] 本發(fā)明制備所得的稀土鎂基復(fù)合材料，經(jīng)測(cè)量在室溫下的彈性模量為50? 70GPa，其他力學(xué)性能，如抗拉強(qiáng)度大于400MPa，延伸率不低于3. 0%。
[0031] 綜上所述，本發(fā)明制備的稀土鎂基復(fù)合材料，其在室溫下的彈性模量得到了顯著 提高，達(dá)到了 50?70GPa。進(jìn)一步地，通過(guò)本發(fā)明中的方法可以制備在室溫條件下具有高強(qiáng) 度、高彈性模量和較好塑性的稀土鎂基復(fù)合材料，滿足了輕質(zhì)材料和（或）零部件制造的需 求。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明的范圍不應(yīng)被理解為只局限于此。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種稀土鎂基復(fù)合材料，包括下述重量百分比含量的組分：
[0034] 重稀土 1.0-15.0%，
[0035] SiC 1.0 ?15.0%，
[0036] 錫、銻和鋅中至少一種 1.0?5.0%，
[0037] 余星為緩；
[0038] 所述釔和/或釹、重稀土、SiC以及錫、銻和鋅中的至少一種占所述稀土鎂基復(fù)合 材料的總重量百分含量為4-30%。
[0039] 在本發(fā)明一個(gè)技術(shù)方案中，所述重稀土的重量百分含量?jī)?yōu)選為2. 0-15.0%，更優(yōu) 選為 5. 0-15. 0%，最優(yōu)選為 10. 0-15. 0%。
[0040] 所述SiC的重量百分含量?jī)?yōu)選為4.0-15.0%，更優(yōu)選為5.0-15.0%，最優(yōu)選為 10. 0-15. 0%。
[0041] 錫、銻和鋅中的至少一種的重量百分含量?jī)?yōu)選為0. 1-5. 0 %，更優(yōu)選為 1. 0-5. 0 %，最優(yōu)選為 3. 0-5. 0 %。
[0042] 所述SiC為SiC顆粒，優(yōu)選為微米級(jí)尺寸的β-SiCp ;SiC顆粒的粒徑為粒徑為 1. 0-20 μ m〇
[0043] 其中，所述重稀土選自釓（Gd)、鏑（Dy)、鋱（Tb)、欽（Ho)、鉺（Er)、銩（Tm)、鐿（Yb) 和镥（Lu)中的至少一種。當(dāng)重稀土選自釓（Gd)、鏑（Dy)、銩（Tm)、鐿（Yb)和镥（Lu)中的 至少一種使效果更優(yōu)，最好選自（Gd)和鏑（Dy)中的一種。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明，所述合金元素還可包括重量百分含量小于等于2wt%的活潑元素，該 活潑元素包括鋁（Al)、鈦（Ti)、銀（Ag)、鋯（Zr)、鈣（Ca)、鈧（Sc)、鑭（La)、鈰（Ce)、銪（Eu)、 鐠（Pr)、钷（Pm)、杉（Sm)中的任意一種。
[0045] 在本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案中，活潑元素的重量百分含量為0. 1-2.0%，更優(yōu)選為 1. 0-2. 0%。
[0046] 在本發(fā)明又一個(gè)技術(shù)方案中，，本發(fā)明的高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù)合材料由下述重 量百分含量的組分組成：
[0047] 重稀土 1.0-15.0%，
[0048] SiC 1. 0-15. 0%,
[0049] 錫、銻和鋅中的至少一種1.0-5. 0%，
[0050] 活性元素 X小于等于2%，
[0051] 余量為鎂；各組分重量百分之和為100%。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明，此外，本發(fā)明提供了一種易于工業(yè)化生產(chǎn)的稀土鎂基復(fù)合材料的制 備方法，其中，所述制備方法包括：
[0053] 1)在純鎂錠上打孔，孔的直徑為2. 0-2. 5cm ;對(duì)SiC顆粒進(jìn)行表面改性處理，烘干 后將其裝入孔內(nèi)得到裝有SiC顆粒的純鎂錠；
[0054] 2)熔鑄：將步驟1)得到的裝有SiC顆粒的純鎂錠放入鐵坩堝中在Ar氣保護(hù)氣氛 下加熱至730-750°C，待純鎂錠熔化后，對(duì)熔體進(jìn)行攪拌后，迅速升溫至770-780°C，然后， 加入純鋅和其余組分的中間合金并攪拌，精煉扒渣，澆鑄，得到鑄錠；
[0055] 上述步驟2)中，控制所有中間合金完全熔化及精煉扒渣至澆鑄時(shí)間小于等于4分 鐘。
[0056] 上述方法中，按設(shè)計(jì)的高模量鎂基復(fù)合材料組分配比分別取各組分，按照上述組 分含量分別取各個(gè)組分，如果組分中含有鋅，Zn以純鋅的方式加入純鎂熔體內(nèi)。Mg用純鎂 的方式加入，SiC顆粒用微米級(jí)尺寸（粒徑為1.0-20 μ m)的β-SiCp加入，其余組分以鎂 基中間合金的形式加入。
[0057] 本發(fā)明的高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法中，還包括將所述鑄錠經(jīng) 500-525°C /2-24h均勻化處理及200-250°C /2-72h時(shí)效處理后獲得高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù) 合材料。
[0058] 本發(fā)明的高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，還包括將所述鑄 錠經(jīng)500-525 °C /2-24h均勻化處理后，于300-450 °C擠壓、熱軋或熱鍛后進(jìn)行 490-500°C /0· 5-1. 5h固溶處理，然后，進(jìn)行200-250°C /2-72h時(shí)效處理，分別獲得高強(qiáng)高模 量稀土鎂基復(fù)合材料擠壓材、熱軋材或熱鍛材。
[0059] 實(shí)施例
[0060] 下述實(shí)施例中所述的百分含量如無(wú)特別說(shuō)明，均為重量百分含量。
[0061] 本發(fā)明提供表1-4所示的不同組分配比實(shí)施例，組分中雜質(zhì)含量不超過(guò)0. 1 %，除 表格中列出的組分外，剩余的是Mg。
[0062] 本發(fā)明實(shí)施例中，按照表1-表4 (X選自鋁（Al)、鈦（Ti)、銀(Ag)、鋯（Zr)、鈣（Ca)、 鈧（Sc)、鑭（La)、鈰（Ce)、銪（Eu)、鐠（Pr)、钷（Pm)、釤（Sm)中的任意一種）設(shè)計(jì)的高強(qiáng)高 模量稀土鎂基復(fù)合材料組分配比分別取各組分，分別制備鎂基復(fù)合材料，具體制備方法如 下所述：
[0063] 1、設(shè)計(jì)的高強(qiáng)高模量稀土鎂基復(fù)合材料組分配比分別取各組分，Mg用純鎂的方式 加入，SiC顆粒用微米級(jí)尺寸的β-SiCp (粒徑為1.0-20 μ m)加入，Zn用純鋅的方式加入， 其余組分以鎂基中間合金的形式加入；
[0064] 2、在純鎂錠上打孔，孔的直徑為2. 0?2. 5cm ;對(duì)β -SiCp顆粒進(jìn)行表面改性處理， 烘干后將其裝入孔內(nèi)；其中表面改性處理的方法為將SiC顆粒在濃度為2%的HF溶液中浸 泡12h，然后超聲清洗12min，再用蒸餾水洗滌至中性（用PH試紙檢驗(yàn)其酸堿性），最后在 200°C烘箱中烘干備用。
[0065] 3、熔鑄：將步驟2得到的裝有β -SiCp顆粒的純鎂錠放入鐵坩堝中在Ar氣保護(hù)氣 氛下加熱至740°C，待純鎂錠熔化后，以300rpm的速度對(duì)熔體進(jìn)行攪拌約2分鐘后，迅速升 溫至775°C，然后加入其余組分的鎂基中間合金，和純鋅（如果復(fù)合材料不含純鋅則不加） 并攪拌，精煉扒渣，澆鑄，得到鑄錠；控制所有中間合金完全熔化及精煉扒渣至澆鑄時(shí)間小 于等于4分鐘。
[0066] 4、將步驟3制備的鎂基復(fù)合材料鑄錠，經(jīng)520°C /12h均勻化處理及215°C /12h 時(shí)效處理得到的鑄件，或經(jīng)520°C /12h均勻化處理后熱軋、熱鍛或熱擠壓，500°C /lh固溶 處理，然后，進(jìn)行215°C /12h時(shí)效處理得到的熱加工坯料，其室溫拉伸性能測(cè)試方法按GB/ T228-2010,試樣標(biāo)距段直徑為6mm，標(biāo)距長(zhǎng)度為30mm，拉伸速度為0. 5mm/min。
[0067] 其中：熱軋、熱鍛、熱擠壓參數(shù)為380°C，熱軋、熱鍛、擠壓后進(jìn)行500°C /lh固溶處 理，然后，進(jìn)行215°C /12h時(shí)效處理。
[0068] 本發(fā)明實(shí)施例中：
[0069] 鑄錠，經(jīng)520°C /12h均勻化處理及215°C /12h時(shí)效處理得到的鑄件，定義為A制 備方法。
[0070] 經(jīng)520°C /12h均勻化處理后熱軋、熱鍛、熱擠壓，然后，500°C /Ih固溶處理，然后， 進(jìn)行215°C /12h時(shí)效處理得到的熱加工料分別定義為B、C、D制備方法。
[0071] 實(shí)施例的合金元素與SiC顆粒重量百分含量、制備方法及力學(xué)性能參數(shù)見(jiàn)表I (A 制備方法）、表2 (B制備方法）、表3 (C制備方法）和表4 (D制備方法）。
[0072] 如表1所示，在此條件下獲得的稀土鎂基復(fù)合材料在室溫下的彈性模量為50? 72GPa，抗拉強(qiáng)度大于400MPa，延伸率不低于3. 1 %。
[0073] 如表2所示，在此條件下獲得的稀土鎂基復(fù)合材料熱軋材在室溫下的彈性模量為 50?72GPa，抗拉強(qiáng)度大于401MPa，延伸率不低于3. 2%。
[0074] 如表3所示，在此條件下獲得的稀土鎂基復(fù)合材料熱鍛材在室溫下的彈性模量為 50?72GPa，抗拉強(qiáng)度大于405MPa，延伸率不低于3. 1 %。
[0075] 如表4所示，在此條件下獲得的稀土鎂基復(fù)合材料熱擠壓材在室溫下的彈性模量 為50?72GPa，抗拉強(qiáng)度大于408MPa，延伸率不低于3. 2 %。
[0076] 根據(jù)表1-表4所示的實(shí)施例所得的結(jié)果，通過(guò)比較可以得到以下結(jié)論：
[0077] 1、從實(shí)施例得到的性能參數(shù)可以看出：在稀土鎂合金中添加一定量的SiC顆?？?以顯著提高其彈性模量，得到高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料。獲得的稀土鎂基復(fù)合材料的彈性 模量在50?70GPa之間，抗拉強(qiáng)度大于400MPa，延伸率不低于3. 0%，實(shí)現(xiàn)了本法明的目 的；
[0078] 2、隨著組分配比進(jìn)一步優(yōu)選，稀土鎂基復(fù)合材料的彈性模量逐漸升高，且抗拉強(qiáng) 度和延伸率變化不大，滿足了輕質(zhì)材料和（或）零部件制造的需求。
[0079] 其中，具體的，
[0080] 1)當(dāng)SiC的重量百分含量在1.0-15. 0 %之間，釔和/或釹的質(zhì)量百分含量在 1. 0-10. 0%的范圍，重稀土的重量百分含量在1. 0-15. 0%之間，錫、銻和鋅中的至少一種的 重量百分含量在1. 0-5. 0%之間，彈性模量達(dá)到50GPa以上，抗拉強(qiáng)度在400MPa以上；延展 率也能到到使用要求。
[0081] 2)SiC的重量百分含量?jī)?yōu)選為4. 0-15. 0 %，更優(yōu)選為5. 0-15. 0 %，最優(yōu)選 10. 0-15. 0% ;在這個(gè)范圍內(nèi)，隨著SiC的重量百分含量增加彈性模量增加，并且，延展率等 其他參數(shù)也能達(dá)到要求的效果。
[0082] 3)稀土元素的添加主要用于提高復(fù)合材料的強(qiáng)度以及耐熱性能，其中，添加量在 10. 0-20. 0%較好，最優(yōu)選為15. 0-20. 0%。其中，稀土元素中，選擇釓（Gd)、釔（Y)和釹（Nd) 效果最好，鋱（Tb)、欽（Ho)、鉺（Er)效果最差。
[0083] 4)添加錫、銻和鋅中的至少一種主要用于提高熔體的流動(dòng)性，其中添加鋅的效果 最好，添加重量百分含量?jī)?yōu)選為3. 0-5. 0 %。
[0084] 5)在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述稀土鎂基復(fù)合材料由5. 0-15. 0%重 稀土，5. 0-15. 0% SiC，1. 0-5. 0%的錫、銻和鋅中的至少一種和0. 1-2. 0%的活性元素 X組 成。在該數(shù)值范圍內(nèi)彈性模量達(dá)到65GPa以上，抗拉強(qiáng)度在400MPa以上，延展率也在3. 5% 以上。
[0085] 5)在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述稀土鎂基復(fù)合材料由10. 0-15. 0% 重稀土，10. 0-15. 0% SiC，3. 0-5. 0 %的錫、銻和鋅中的至少一種和1. 0-2. 0 %的活性元素 X組成。在該數(shù)值范圍內(nèi)彈性模量達(dá)到70GPa以上，抗拉強(qiáng)度在405MPa以上，延展率也在 3. 0%以上。
[0086] 由此可見(jiàn)，本發(fā)明的通過(guò)優(yōu)化了 SiC的配比，特別是其與合金元素和活性元素的 組配，產(chǎn)生了協(xié)同增效的優(yōu)異效果，大幅度的提高了鎂基復(fù)合材料的彈性模量和抗拉強(qiáng)度， 并且保持了良好的延展性。并且，利用方法B、C或D進(jìn)行熱軋、熱鍛或熱擠壓后可明顯提高 抗拉強(qiáng)度和延展性。
[0087] 表1.制備方法A制備的復(fù)合材料 [0088]

【權(quán)利要求】
1. 一種含SiC顆粒高強(qiáng)高模量鎂基復(fù)合材料， 包括下述重量百分比含量的組分： 重稀土 I.O?15.0%， SiC 1.0 ?15. 0%， 錫、銻和鋅中至少一種， 1.0?5.0%， 余量為鎂；各組分重量百分之和為100%。
2. 如權(quán)利要求1所述的稀土鎂基復(fù)合材料，其特征在于：所述稀土鎂基復(fù)合材料包括 如下重量百分含量的組分： 重稀土 2.0 ?15.0%， SiC4.0 ?15.0%， 錫、銻和鋅中至少一種，0. 1?5. 0% · 余量為鎂；各組分重量百分之和為100%。
3. 如權(quán)利要求2所述的稀土鎂基復(fù)合材料，其特征在于：所述稀土鎂基復(fù)合材料包括 如下重量百分含量的組分： 重稀土 5.0 ?15.0%， SiC5.0 ?15.0%， 錫、銻和鋅中至少一種，I. 0?5. 0% · 余量為鎂；各組分重量百分之和為100%。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的稀土鎂基復(fù)合材料，其特征在于：所述重稀土選 自禮、摘、試、欽、輯、錢、鏡和錯(cuò)中的至少一種。
5. 如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的稀土鎂基復(fù)合材料，其特征在于：所述合金元素 還可包括重量百分含量小于等于2%的活性元素X，該活潑元素選自鋁、鈦、銀、鋯、鈣、鈧、 鑭、鈰、銪、鐠、钷、釤中的任意一種。
6. 如權(quán)利要求5所述的稀土鎂基復(fù)合材料，其中，所述活性元素X的重量百分含量為 0· 1 ?2. 0%。
7. 如權(quán)利要求6所述的稀土鎂基復(fù)合材料，其特征在于：所述稀土鎂基復(fù)合材料由如 下重量百分含量的組分組成： 重稀土 10.0 ~-15.0%， SiC 10. 0~ 15. 0%, +錫、銻和鋅中至少一種， 3. 0 ~ 5. 0%. 活性元素X 1.0-2. 0%, 余量為鎂；各組分重量百分之和為100%。
8. 權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，其中，所述制備方 法包括： 1) 在鎂錠上打孔；對(duì)SiC顆粒進(jìn)行表面改性處理，烘干后將其裝入孔內(nèi)得到裝有SiC 顆粒的鎂錠； 2) 熔鑄：將步驟1)得到的裝有SiC顆粒的純鎂錠在Ar氣保護(hù)氣氛下加熱至 730-750°C，待鎂錠熔化后，對(duì)熔體進(jìn)行攪拌后，迅速升溫至770-780°C，然后，加入其余組 分，精煉扒渣，澆鑄，得到鑄錠； 上述各組分的添加重量百分含量按照權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述稀土鎂基復(fù)合材 料的組分添加。
9. 如權(quán)利要求8所述的稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟1)中，鎂錠 上的孔的直徑為2.O?2. 5cm。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，，其特征在于：所述步驟 2)中，控制所有中間合金完全熔化及精煉扒渣至澆鑄時(shí)間小于等于4分鐘。
11. 如權(quán)利要求8?10任一項(xiàng)所述的稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所 述方法還包括將所述鑄錠經(jīng)500-525°C/2-24h均勻化處理及200-250°C/2-72h時(shí)效處理 后獲得稀土鎂基復(fù)合材料。
12. 如權(quán)利要求8?10任一項(xiàng)所述的稀土鎂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所 述方法還包括將所述鑄錠經(jīng)500-525°C/2-24h均勻化處理后，于300-450°C擠壓、熱軋或熱 鍛后進(jìn)行490-500°C/0· 5-L5h固溶處理，然后，進(jìn)行200-250°C/2-72h時(shí)效處理，分別獲 得稀土鎂基復(fù)合材料擠壓材、熱軋材或熱鍛材。
【文檔編號(hào)】C22C1/10GK104313442SQ201410608670
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】胡繼龍 申請(qǐng)人:北京汽車股份有限公司