一种自发泡原位自生颗粒增强高模量泡沫镁合金及其制备方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-11-08 10:40:29
一种自发泡原位自生颗粒增强高模量泡沫镁合金及其制备方法,涉及一种泡沫镁合金的制备方法。为了解现有的泡沫镁合金的制备工艺复杂、成本高和存在危险的问题。自发泡原位自生颗粒增强高模量泡沫镁合金由12~30wt%的Gd、10~20wt%的Al、0~8wt%的X和余量的Mg组成;并且Gd和Al质量比>0.9。方法:称取原料、熔炼合金、铸锭成型。本发明中多孔镁合金的气孔含量、尺寸可以通过可知成分和冷却液速率来调节。本发明提供的自发泡多孔镁合金就有较高的孔隙率35%‑69%,压缩屈服强度为10‑155MPa,弹性模量为6‑40GPa。
本发明为了解现有的泡沫镁合金的制备工艺复杂、成本高和存在危险的问题,提出一种自发泡原位自生颗粒增强高模量泡沫镁合金及其制备方法。本发明自发泡原位自生颗粒增强高模量泡沫镁合金由12~30wt%的Gd、10~20wt%的Al、0~8wt%的X和余量的Mg组成;并且Gd和Al质量比>0.9;所述X为Mn,Y,Ce,Sc,Ti,Ca,Ge,Sr,Sb,Sm,Nd,Pr,La,Eu,Dy,Lu,Li,Yb,Tm,Er,Sn,Ni,Ho一种或多种。
泡沫镁合金是一种性能优异的新兴材料,结构特殊,基体中分布着大量连通或不连通的孔洞,不但具有良好的力学性能,还可以用作功能材料。泡沫金属不仅具有泡沫材料所特有的孔隙率高、比重小和比表面积大等特点,而且这些特殊的结构使得泡沫金属具有具有较高的阻尼性能、优异的热物理性能、优良的流通和过滤分离性能、良好的声学及电磁学性能等特点。因此,泡沫金属材料的这种特殊性能使其具有十分广阔的应用前景。
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1、本发明镁合金中主要含有Mg,Al,Gd元素,熔化后三者形成的溶体能够吸收大量的气体,在凝固过程中,随着温度的降低,气体逐渐析出从而形成气泡;并且本发明合金中原位生成的Al2RE相可以有效使得溶体变粘,使本发明提供的多孔镁合金不需要借助任何发泡剂、增粘剂或者任何特殊的铸造工艺及条件就可以实现多孔镁合金的制备,即实现自发泡。另外通过调整Al和Gd生成的Al2Gd的含量可以调节合金粘度,也可以调节对气体的吸收和释放,进而实现对镁合金的气孔含量、尺寸的调节;因此,本发明中多孔镁合金的气孔含量、尺寸可以通过可知成分和冷却液速率来调节。
2、本发明提供的自发泡多孔镁合金具有较高的孔隙率同时较好的力学性能和较高的模量,其原因主要是原位自生成的Al2RE相对泡沫镁合金有这强化的作用,本发明提供的自发泡多孔镁合金就有较高的孔隙率35%-69%,压缩屈服强度为10-155MPa,弹性模量为6-40GPa。
3、本发明镁合金成分简单,易于调节成分,同时相比传统制造泡沫镁合金的方法,本发明镁合金和制备方法具有可靠、成本低、简单、安全等特点。
4、本发明中Al能和Ca和RE相有着很强的结合性,产生Al2RE和Al2Ca相能够提高模量和力学性能;Al通过和Gd生成Al2Gd二元相,而Al2Gd二元相在凝固过程中能够对气体的吸收和释放起着调节作用,从而使得本发明多孔镁合金的含量和尺寸可调节。
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