專利名稱：一種鎂基納米孔復合材料及制備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于復合材料領域，涉及一種納米孔無機非金屬相在鎂合金基體中均勻分布的復合材料，可用于隔音、吸振、防噪等領域。
背景技術：
目前，鎂合金以比強度及比剛度高的良好性能已在生產(chǎn)中應用，其原因是材料的重量輕。如果在鎂合金中形成納米孔洞，即形成鎂基泡沫復合材料。目前泡沫金屬主要是鋁泡沫材料、鎳泡沫材料等，如專利01106207用熔體直接發(fā)泡方法制備了鋁泡沫材料。但是鋁的密度相比鎂的密度高。如果能將鎂及基合金制成納米孔材料，能進一步擴大泡沫金屬的用途。CN200410012162.3提出一種泡沫鎂制備工藝，包括鎂合金熔煉、制作真空滲流裝置、選取填料顆粒、預熱預制型、澆注滲流、加工成型及去除填料顆粒等過程。但材料成型后，填料顆粒還需去除，工藝程序多而復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述問題，提出一種減振、防噪效果良好、綜合性能優(yōu)良的鎂基納米孔復合材料。
本發(fā)明的另一目的是提供上述鎂基納米孔復合材料制備方法，該方法工藝簡單，無環(huán)境污染，生產(chǎn)成本低。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種鎂基納米孔復合材料，其特征在于它為在鎂合金基體中分布有分子式為Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的密度為1-2.2g/cm3的具有細密納米孔的無機非金屬相的金屬基復合材料，無機非金屬相具有尺寸為0.4-1.1nm的單元層孔洞，無機非金屬相所占體積百分比為50-70％，鎂合金基體成分含量為Zn(10～20wt％)，Sb(0.5～3wt％)，Sn(0.3～2wt％)，其余為鎂。
制各上述鎂基納米孔復合材料的方法，其特征在于先將成分為Zn(10～20wt％)、Sb(0.5～3wt％)、Sn(0.3～2wt％)、余量為鎂的鎂合金錠制成平均尺寸為2～5mm的粒塊，然后和平均粒度尺寸為0.5～50μm的分子式為Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的無機非金屬相顆?；旌希瑑烧咴诨旌衔镏械捏w積比例為1∶1～2.3，其后將混合物放入鋼制成型模具中壓實，再將模具放入充有SF6氣體或裝有粒狀FeS2礦石的箱式電爐中升溫，溫升至660～700℃，保溫30～60min，當達到保溫時間后，取出裝有物料的模具，再放入充有氬氣的鋼制空箱中，直到箱中的溫度達到室溫即可取出模具，得到鎂基納米孔復合材料。
所述粒狀FeS2礦石的顆粒尺寸在5～15mm，礦石與混合物的重量比為1∶1～3。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明中采用的分子式為Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的密度為1-2.2g/cm3，具有細密納米孔的無機非金屬相是一種天然形成的物質，商品名為海泡石，可以由市場上買到。鎂基納米孔復合材料中含有密度極小的、帶有細孔的無機非金屬相，復合材料重量比同孔洞率的泡沫鋁低，減輕了構件的重量，并具有很好的阻尼性能。
本發(fā)明鎂基納米孔復合材料是通過將帶有納米孔洞的無機非金屬相引入鎂合金中，通過燒融方式制備，無需采取在液相中發(fā)泡的復雜方式，制備工藝簡單，成本低，生產(chǎn)過程無環(huán)境污染，實用性強，經(jīng)濟實惠。
本發(fā)明無機非金屬相鎂基納米孔復合材料所制的部件具有良好的吸振、隔音、防噪效果，可用作汽車等行業(yè)快速機械上的吸振減振構件，也可用于建筑等領域的隔音、防噪部件。
具體實施例方式
實施方式1先熔制成分含量為Zn10wt％、Sb0.5wt％、Sn0.3wt％、Mg89.2wt％的鎂合金錠，再將鎂合金錠削制成平均尺寸為2mm的粒塊，然后和平均粒度尺寸為0.5μm的Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O無機非金屬相顆粒機械混合，該無機非金屬相顆?？梢酝ㄟ^磨機粉碎制得。無機非金屬相的密度為1-2.2g/cm3，鎂合金與無機非金屬相兩種物質在混合物中的體積比例為1∶1，其后將混合物放入鋼制成型模具中壓實，再將模具放入充有SF6的箱式電爐中升溫，溫升至660℃，保溫30min，當達到保溫時間后，取出裝有物料的模具再放入裝有氬氣的鋼制空箱中，直到箱中的溫度達到室溫即可取出模具，得到無機非金屬相所占體積百分比為50％的鎂基納米孔復合材料。本實施例中所得材料，其動態(tài)沖擊條件下的應力和應變關系見表1。
表1

實施方式2先熔制成分為含Zn20wt％、Sb3wt％、Sn2wt％、Mg75wt％的鎂合金錠，將合金錠削制成平均尺寸為5mm的粒塊，然后和平均粒度為2μm的Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O無機非金屬相顆?；旌希V合金與無機非金屬相兩種物質在混合物中的體積比例為1∶1.2，其后將混合物放入鋼制成型模具中壓實，再將模具放入充有SF6的箱式電爐中升溫，溫升至700℃，保溫60min小時，當達到保溫時間后，取出裝有物料的模具再放入充有氬氣的鋼制空箱中，直到箱中的溫度達到室溫即可取出模具，得到無機非金屬相所占體積百分比為55％的鎂基納米孔復合材料。
實施方式3先熔制成分為含Zn15wt％、Sb1.5wt％、Sn1.0wt％、Mg82.5wt％的鎂合金錠，將鎂合金錠削制成平均尺寸為3mm的粒塊，然后和平均粒度為10μm的Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O無機非金屬相顆?；旌?，鎂合金與無機非金屬相兩種物質在混合物中的體積比例為1∶1.1，其后將混合物放入鋼制成型模具中壓實，再將模具放入裝有平均顆粒尺寸為10mm的FeS2礦石的箱式電爐中升溫，礦石與混合物的重量比為1∶1。溫升至680℃，保溫45min，當達到保溫時間后，取出裝有物料的模具再放入充有氬氣的鋼制空箱中，直到箱中的溫度達到室溫即可取出模具，得到無機非金屬相所占體積百分比為52％的鎂基納米孔復合材料。
實施方式4先熔制成分為含Zn15wt％、Sb2wt％、Sn2wt％、Mg81wt％的鎂合金錠，將鎂合金錠削制成平均尺寸為4mm的粒塊，然后和平均粒度為50μm的Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O無機非金屬相顆粒混合，鎂合金與無機非金屬相兩種物質在混合物中的體積比例為1∶22，其后將混合物放入鋼制成型模具中壓實，再將模具放入裝有平均顆粒尺寸為10mm的FeS2礦石的箱式電爐中升溫，礦石與混合物的重量比為1∶3。溫升至680℃，保溫40min，當達到保溫時間后，取出裝有物料的模具再放入充有氬氣的鋼制空箱中，直到箱中的溫度達到室溫即可取出模具，得到無機非金屬相所占體積百分比為69％的鎂基納米孔復合材料。
權利要求
1.一種鎂基納米孔復合材料，其特征在于它為在鎂合金基體中分布有分子式為Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的密度為1-2.2g/cm3的具有細密納米孔的無機非金屬相的金屬基復合材料，無機非金屬相具有尺寸為0.4-1.1nm的單元層孔洞，無機非金屬相所占體積百分比為50-70％，鎂合金基體成分含量為Zn(10～20wt％)，Sb(0.5～3wt％)，Sn(0.3～2wt％)，其余為鎂。
2.制備權利要求1所述鎂基納米孔復合材料的方法，其特征在于先將成分為Zn(10～20wt％)、Sb(0.5～3wt％)、Sn(0.3～2wt％)、余量為鎂的鎂合金錠制成平均尺寸為2～5mm的粒塊，然后和平均粒度尺寸為0.5～50μm的分子式為Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的無機非金屬相顆粒混合，兩者在混合物中的體積比例為1∶1～2.3，其后將混合物放入鋼制成型模具中壓實，再將模具放入充有SF6氣體或裝有粒狀FeS2礦石的箱式電爐中升溫，溫升至660～700℃，保溫30～60min，當達到保溫時間后取出裝有物料的模具，再放入充有氬氣的鋼制空箱中，直到箱中的溫度達到室溫即可取出模具，得到鎂基納米孔復合材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述粒狀FeS2礦石的顆粒尺寸在5～15mm，礦石與混合物的重量比為1∶1～3。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鎂基納米孔復合材料及制備方法，屬于復合材料領域，具體講是一種納米孔無機非金屬相在鎂合金基體中均勻分布的復合材料及制備方法，其特征在于是一種在鎂合金基體中分布有尺寸為0.5－50μm的密度為1－2.2g/cm
文檔編號C22C23/04GK1851029SQ200610040719
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權日2006年5月30日
發(fā)明者王玲, 趙浩峰, 郭勝利 申請人:南京信息工程大學