细晶钛纤维浮石镁合金复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供一种轻质细晶钛纤维浮石镁合金复合材料及其制备方法，该复合材料强度高，并且具有优越的阻尼性能。该方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该复合材料以镁合金为基体，在基体上分布着细晶钛纤维和浮石微粒，细晶钛纤维的晶粒为1-10μm；细晶钛纤维和浮石占复合材料的体积百分比为45％-55％，其中细晶钛纤维和浮石的重量比为1∶1；该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：Al为4％～8％，Gd为0.01％～0.05％，Gr为0.01％～0.05％，Mo为0.001％～0.005％，Si为0.03％-0.09％，V为0.003％-0.009％，Sn为0.003％-0.09％，其余为Mg。

主权项

一种细晶钛纤维浮石镁合金块体复合材料，该复合材料以镁合金为基体，在基体上分布着细晶钛纤维和浮石微粒，细晶钛纤维的晶粒为1‑10μm；细晶钛纤维和浮石占复合材料的体积百分比为45％‑55％，其中细晶钛纤维和浮石的重量比为1∶1；镁合金基体的化学成分的重量百分含量：Al为4％～8％，Gd为0.01％～0.05％，Gr为0.01％～0.05％，Mo为0.001％～0.005％，Si为0.03％‑0.09％，V为0.003％‑0.009％，Sn为0.003％‑0.09％，其余为Mg；细晶钛纤维的化学成分的重量百分含量：Al为7％～9％，Cr为3％～5％，V为5％～7％，Mo为3％～4.9％，Gd为0.05％～0.15％，Sn为0.003％‑0.09％，其余为Ti；其制备过程包括以下步骤：a.细晶钛纤维的准备：按重量百分含量：Al为7％～9％，Cr为3％～5％，V为5％～7％，Mo为3％～4.9％，Gd为0.05％～0.15％，Sn为0.003％‑0.09％，其余为Ti进行配料，原料置于带有加热装置的升液管内熔化而形成Ti合金液，熔化温度为1780‑1820℃；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，形成细晶钛纤维，转轮凸缘的线速度为17‑20m/s，钛基合金材料纤维的直径为10‑45μm；转轮开转前开启转轮水冷系统，水冷系统进水温度小于30℃；然后将长径比为(8‑10)∶1的钛基合金材料纤维放一个带加热的容器中，然后将粒度为100‑500μm的浮石也放入，搅拌10‑15min，其中细晶钛纤维和浮石的重量比为1∶1；接着加入硅溶胶，硅溶胶的加入量是钛基合金材料纤维和浮石混合体总重量的1‑2％，继续搅拌10‑15min，然后容器加热到150‑200℃，保温30min后从容器中取出自然冷却，便得到细晶钛纤维浮石预制体，接着将细晶钛纤维浮石预制体置于带加热装置的底部通真空系统的钢制模具的空腔中，预制体占钢制模具空腔体积的45‑55％，开启模具加热装置，控制温度为450‑550℃；镁合金液的准备：按重量百分含量Al为4％～8％，Gd为0.01％～0.05％，Gr为0.01％～0.05％，Mo为0.001％～0.005％，Si为0.03％‑0.09％，V为0.003％‑0.009％，Sn为0.003％‑0.09％，其余为Mg进行配料，将原料在680‑720℃温度下熔化成合金液；开启真空系统，控制上述钢制模具内的相对真空度为‑20Kpa，将上述镁合金液浇入 上述钢制模具内的细晶钛纤维浮石预制体的上面，并注满钢制模具，镁合金液在真空压力作用下渗入细晶钛纤维浮石预制体，关闭模具加热装置，在钢制模具内冷却凝固，形成细晶钛纤维浮石镁合金块体复合材料。