專利名稱：鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷吸波減振復(fù)合 材料及其制備方法及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前屬材料領(lǐng)域中，對(duì)材料的吸波減振作用受到了重視。CN200410023374. 1涉及一種鋁基吸波材料及其制備方法，其特征在于將鋁或鋅 合金板表層采用直流或交流電一步或二步陽(yáng)極氧化法形成多孔氧化鋁膜，制成鋁基多孔氧 化鋁模板，即AA0模板；采用直流或脈沖電流電化學(xué)沉積在鋁基AA0多孔膜中組裝磁性納米 金屬線陣列，制成表層原位組裝磁性納米線陣列的鋁基吸波材料。該方法的缺點(diǎn)是要求技 術(shù)難度高。CN200910071958. 9提出陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料及其制備方法，它涉及 一種用于吸收電磁波的復(fù)合材料及其制備方法。將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫 度為300 400°C、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁 金屬?gòu)?fù)合吸波材料。該方法的缺點(diǎn)是陶瓷晶須表面涂鐵磁金屬鍍層，加工中鐵磁金屬易脫 落。CN200810219444. 9公開了一種顆粒增強(qiáng)阻尼多孔鎳鈦記憶合金基復(fù)合材料的制 備方法。采用梯級(jí)粉末燒結(jié)法，將鎳、鈦金屬粉末和調(diào)控材料的硅或氧化鋁顆粒按一定比例 均勻混合后壓制成生坯，硅顆?；蜓趸X顆粒占生坯重量的5 15%，采取梯級(jí)加熱方式 一次整體燒結(jié)而制得復(fù)合材料。該材料的缺點(diǎn)是吸波性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷吸 波減振復(fù)合材料，該復(fù)合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。本發(fā)明的另一目的是提供鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷吸波減振復(fù)合材料的制 備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鋅合金為基體，在基 體上分布著硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物和鈦纖維；硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物和鈦纖維二 者占復(fù)合材料的體積百分比為45-50% ；鈦纖維各成份的重量百分含量V為0. 6% -o. 9%，Nd為0. 003% -0. 09%，其余為 Ti該鋅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量A1為6% 11%，Te為0.001% 0. 005%, Co 為 0. 005% -0. 01%，Gd 為 0. 005% -0. 01%，其余為 Zn ；硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物為氧化鐵鈷鉆入硅藻土和浮石的空隙中，硅藻土、浮 石孔隙表面覆有一層氧化鐵鈷，氧化鐵鈷層的厚度為0. 1-10 ym。
2、一種鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括 以下步驟a.硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵、氯化鈷和硫酸亞鐵銨裝入帶 聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，容器溫度保持90-95°C，再裝入硅藻土和浮石混 合物，硅藻土的顆粒尺寸為0. 1-0. 4mm，浮石的顆粒尺寸為0. 5_lmm，硅藻土浮石混合物中 硅藻土和浮石的重量比為(0.5-1) 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)4-8min，氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵 銨及硅藻土浮石混合物的重量比為1 1 1 (1-2)，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于240°C的 烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含量V為0.6%-0.9%，Nd為0.003%-0.09%， 其余為Ti進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液，熔化溫度為 1670-1690°C ；升液管下部套裝有柱塞，柱塞在動(dòng)力裝置帶動(dòng)下可沿升液管上、下移動(dòng)，柱塞 上移時(shí)可將升液管內(nèi)液面抬高，從而便于轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成鈦纖維，轉(zhuǎn)輪采用輪 緣有凸緣的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪，合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷 銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為16-20m/s，鈦 纖維的直徑為10-45 ym，轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；然后將長(zhǎng)徑比為6 1的鈦纖維和硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物放入有加熱裝置的 底部通真空系統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，鈦纖維占硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物 的重量百分比為4%，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-50% ；開啟模具加熱裝 置，加熱溫度為430-460°C ；c.鋅合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為A1為6% 11%，Te為0.001% 0. 005%, Co 為 0. 005% -0. 01%，Gd 為 0. 005% -0. 01%，其余為 Zn 的原料，在 680_720°C 溫度下熔化成合金液；d.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對(duì)真空度為_30Kpa，將上述鋅合金液 體澆入鋼制模具空腔內(nèi)的硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物的上面，并注滿模具，鋅合金液體在真空 壓力作用下滲入硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在 鋼制模具內(nèi)冷卻凝固而形成鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下本發(fā)明采用的浮石、硅藻土空隙大，易于接納氧化鐵鈷((Fe304和Co203))，氧化鐵 鈷處于浮石、硅藻土的空隙中，形成氧化鐵鈷不會(huì)散落的浮石、硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物，因 而成為復(fù)合材料吸收電磁波的堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)中心。浮石和硅藻土的空隙不同，容納鐵和鈷氧 化物的數(shù)量不同，利于電磁波的快速衰減。氧化鐵鈷處于浮石、硅藻土的空隙中，不與鋅合金液體接觸，因此不會(huì)造成鋅合金 的氧化；鋅合金中的Sn可促進(jìn)鋅合金與浮石、硅藻土的界面結(jié)合。鋅合金中的Ti和Nd可 減小鋅合金的顆粒，提高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。堅(jiān)實(shí)的浮石、硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物可提高 鋅合金復(fù)合材料的抗壓性能。這些都能改善鋅合金基浮石、硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合材料的力 學(xué)性能。鈦纖維的作用是提高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。本發(fā)明的合金性能見表1。
本發(fā)明的制備方法中，浮石、硅藻土空隙大，易于接納氧化鐵鈷，因此制備中攪拌 和加熱時(shí)間均短，生產(chǎn)周期短。該復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)的復(fù)合材料具有一定良好阻 尼性能，同時(shí)吸波性能優(yōu)越，而且生產(chǎn)成本低，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。
四

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制得的鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料的金相組
幺口由圖1可以看到在鋅合金基體上分布有硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合體。
五具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例僅用作對(duì)本發(fā)明的解釋說(shuō)明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。實(shí)施例一本發(fā)明鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料的制備方法，它包括以下步驟a.硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵、氯化鈷和硫酸亞鐵銨裝入帶 聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，容器溫度保持90-95°C，再裝入硅藻土和浮石混 合物，硅藻土的顆粒尺寸為0. 1-0. 4mm，浮石的顆粒尺寸為0. 5_lmm，硅藻土浮石混合物中 硅藻土和浮石的重量比為0.5 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)4-8min，氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及 硅藻土浮石混合物的重量比為1 1 1 1，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于240°C的烘箱中保 溫3h后自然冷卻便得到硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含量V為0.8%，Nd為0.06%，其余為Ti進(jìn)行配 料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液，熔化溫度為1670-1690°C ；升 液管下部套裝有柱塞，柱塞在動(dòng)力裝置帶動(dòng)下可沿升液管上、下移動(dòng)，柱塞上移時(shí)可將升液 管內(nèi)液面抬高，從而便于轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成鈦纖維，轉(zhuǎn)輪采用輪緣有凸緣的水冷 銅合金轉(zhuǎn)輪，合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪 凸緣將合金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為16-20m/s，鈦纖維的直徑為 10-45 u m,轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；c、復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備然后將長(zhǎng)徑比為6 1的鈦纖維和硅藻土浮石氧化鐵鈷 復(fù)合物放入有加熱裝置的底部通真空系統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，鈦纖維 占硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物的重量百分比為4%，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的 48% (由此可控制鈦纖維和硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物者總體占復(fù)合材料的體積百分比 為48% )；開啟模具加熱裝置，加熱溫度為430-460°C ；d.鋅合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量A1為6%，Te為0. 001% Co為0. 005%，Gd 為0. 005%，其余為Zn的原料，在680-720°C溫度下熔化成合金液；e.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對(duì)真空度為_30Kpa，將上述鋅合金液 體澆入鋼制模具空腔內(nèi)的硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物的上面，并注滿模具，鋅合金液體在真空 壓力作用下滲入硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在 鋼制模具內(nèi)冷卻凝固而形成鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料。實(shí)施例二
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a.硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土浮 石混合物的重量比為1 1 1 2，硅藻土浮石混合物中硅藻土和浮石的重量比為1 1， 硅藻土的顆粒尺寸為0. 4mm，浮石的尺寸顆粒為1mm，b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含量V為0.6%，Nd為0.09%，其余為TiC、復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備控制鈦纖維和硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的 體積百分比為45%。d.鋅合金液的準(zhǔn)備鋅合金成分的重量百分含量為Al為11%，Te為0. 005%，Co 為 0. 01 %，Gd 為 0. 01 %，其余為 Zn。制備過程同實(shí)施例一。
實(shí)施例三a.硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土浮 石混合物的重量比為1 1 1 1.5，硅藻土浮石混合物中硅藻土和浮石的重量比為 0.7 1，硅藻土的顆粒尺寸為0.3mm，浮石的顆粒尺寸為0.6mm，b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含量V為0.9%，Nd為0.003%%，其余為TiC、復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備控制鈦纖維和硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的 體積百分比為50%。d.鋅合金液的準(zhǔn)備鋅合金各成分的重量百分含量為Al為10%，Te為0. 003%, Co 為 0. 007%, Gd 為 0. 007%，其余為 Zn。制備過程同實(shí)施例一。實(shí)施例四(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內(nèi)的實(shí)例)a.硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土浮 石混合物的重量比為1 1 1 0.8，硅藻土浮石混合物中硅藻土和浮石的重量比為
0.4 1，硅藻土的顆粒尺寸為0.08mm，浮石的顆粒尺寸為0.4mm，b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含量V為0.3%，Nd為0. 12%，其余為TiC、復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備控制鈦纖維和硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的 體積百分比為45-50%。d.鋅合金液的準(zhǔn)備鋅合金成分的重量百分含量為Al為5%，Te為0. 0009%, Co 為 0. 004%, Gd 為 0. 004%,其余為 Zn。制備過程同實(shí)施例一。實(shí)施例五(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內(nèi)的實(shí)例)a.硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅藻土浮 石混合物的重量比為1 1 1 2.1，硅藻土浮石混合物中硅藻土和浮石的重量比為
1.2 1，硅藻土的顆粒尺寸為0. 5mm，浮石的顆粒尺寸為1. Imm,b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含量V為1.2%，Nd為0. 15%，其余為TiC、復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備控制鈦纖維和硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物占復(fù)合材料的 體積百分比為45-50%。d.鋅合金液的準(zhǔn)備鋅合金成分的重量百分含量為Al為12%，Te為0. 006%, Co 為 0. 02%，Gd 為 0. 021%，其余為 Zn。制備過程同實(shí)施例一。
下表為不同成份與配比的合金性能對(duì)照表表 1 鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料，復(fù)合物的顆粒尺寸過小，既減小了吸波 單元，降低了吸波強(qiáng)度和減振強(qiáng)度，又不利于不利于復(fù)合材料制造；復(fù)合物的顆粒尺寸過 大，吸波單元增大，減小了單位復(fù)合材料體積中吸波單元的數(shù)量，也不利于吸波和減振。鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料制備時(shí)，硅藻土浮石數(shù)量過小，氯化鐵、硫 酸亞鐵銨不易全部進(jìn)入硅藻土浮石間隙，復(fù)合材料總的氧化鐵鈷數(shù)量少，吸波強(qiáng)度弱；硅藻 土浮石數(shù)量過多，不易形成完善的復(fù)合材料，硅藻土浮石間隙內(nèi)容納的氧化鐵鈷數(shù)量少，吸 波強(qiáng)度也弱。鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料制備時(shí)，硅藻土數(shù)量過少或硅藻土顆粒過 小，隔不開硅藻土浮石顆粒，不利于鋅合金液體的浸滲，硅藻土數(shù)量過多或硅藻土顆粒過 大，會(huì)影響鋁合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷鋇復(fù)合材料的力學(xué)性能。鋅合金基體中的Al、Te、Co、Gd在本申請(qǐng)范圍內(nèi)，復(fù)合材料具有良好的性能。這些 元素超出本申請(qǐng)配比范圍，脆性化合物數(shù)量多，鋅合金難與硅藻土浮石界面結(jié)合，鋅合金自 身的力學(xué)性能降低，也大大降低復(fù)合材料的吸波性及減振性。
權(quán)利要求
一種鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鋅合金為基體，在基體上分布著硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物和鈦纖維；硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物和鈦纖維二者占復(fù)合材料的體積百分比為45-50％；鈦纖維各成份的重量百分含量V為0.6％-0.9％，Nd為0.003％-0.09％，其余為Ti；該鋅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為6％～11％，Te為0.001％～0.005％，Co為0.005％-0.01％，Gd為0.005％-0.01％，其余為Zn。
2.一種鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以下 步驟a.硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵、氯化鈷和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四 氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，容器溫度保持90-95°C，再裝入硅藻土和浮石混合物， 硅藻土的顆粒尺寸為0. 1-0. 4mm，浮石的顆粒尺寸為0. 5_lmm，硅藻土浮石混合物中硅藻土 和浮石的重量比為(0.5-1) 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)4-8min，氯化鐵、氯化鈷、硫酸亞鐵銨及硅 藻土浮石混合物的重量比為1 1 1 (1-2)，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于240°C的烘箱中 保溫3h后自然冷卻便得到硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含量V為0.6%-0.9%, Nd為0.003% -0.09%，其 余為Ti進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液，熔化溫度為 1670-1690°C ；合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪 凸緣將合金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為16-20m/s，鈦纖維的直徑為 10-45 u m,轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；然后將長(zhǎng)徑比為61的鈦纖維和硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物放入有加熱裝置的底部 通真空系統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，鈦纖維占硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物的重 量百分比為4%，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-50%;開啟模具加熱裝置，加 熱溫度為430-460°C ；c.鋅合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為A1為6% 11%，Te為0.001% 0.005%， Co 為 0. 005% -0. 01%，Gd 為 0. 005% -0. 01%，其余為 Zn 的原料，在 680-720°C溫度下熔 化成合金液；d.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對(duì)真空度為_30Kpa，將上述鋅合金液體澆 入鋼制模具空腔內(nèi)的硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物的上面，并注滿模具，鋅合金液體在真空壓力 作用下滲入硅藻土氧化鐵鈷復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在鋼制 模具內(nèi)冷卻凝固而形成鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋅合金基硅藻土浮石氧化鐵鈷吸波減振復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。該制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該該復(fù)合材料以鋅合金為基體，在基體上分布著硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物和鈦纖維；硅藻土浮石氧化鐵鈷復(fù)合物和鈦纖維二者占復(fù)合材料的體積百分比為45-50％；鈦纖維各成份的重量百分含量V為0.6％-0.9％，Nd為0.003％-0.09％，其余為Ti；該鋅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為6％～11％，Te為0.001％～0.005％，Co為0.005％-0.01％，Gd為0.005％-0.01％，其余為Zn。
文檔編號(hào)C22C47/08GK101876036SQ20101022025
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者王玲, 趙浩峰, 陶詔靈 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)