阅读说明：本技术 一种高阻尼Mg-Zn-Y基复合材料的制备方法 (Preparation method of high-damping Mg-Zn-Y-based composite material ) 是由 万迪庆 王林森 刘雅娟 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明是一种通过在Mg-Zn-Y合金中加入304不锈钢丝,生成镁基复合材料的制备方法。本实验选用的基体材料为Mg<Sub>97</Sub>Zn<Sub>1</Sub>Y<Sub>2</Sub>镁合金,增强体为304不锈钢丝,采用铜模吸铸工艺制备而成。通过能谱分析确定其物相成分为α-Mg,长周期堆垛结构相(LPSO)及304不锈钢丝。304不锈钢丝/Mg97Zn1Y2合金具有高阻尼高强性能。本发明制备方法简单、操作简便、材料机械性能显著提升,而阻尼能力未有明显下降,有利于推动高阻尼镁基材料在航空、航天、交通等众多领域的广泛应用。(The invention relates to a preparation method for generating a magnesium-based composite material by adding 304 stainless steel wires into Mg-Zn-Y alloy. The matrix material selected for the experiment was Mg 97 Zn 1 Y 2 The magnesium alloy and the reinforcement are 304 stainless steel wires and are prepared by adopting a copper mold suction casting process, and the phase composition of the magnesium alloy is α -Mg, a long period stacking structure phase (LPSO) and 304 stainless steel wires are determined by energy spectrum analysis, and the 304 stainless steel wires/Mg 97Zn1Y2 alloy has high damping and high strength.)

一种高阻尼Mg-Zn-Y基复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及新材料成型技术，特别是涉及一种304不锈钢丝增强Mg₉₇Zn₁Y₂基复合的制备方法。

背景技术

镁合金具有高比强度、比刚度，优异的导电、导热性，良好的阻尼减振和电磁屏蔽性能，在汽车、通讯、航空航天等领域中有着广泛的应用前景，但其存在弹性模量小、高温强度和抗蠕变性低、耐磨性差等不足，这极大地限制了其进一步工业应用。研究表明，合金化可以改善镁合金的力学性能，却也极大的降低了其阻尼能力，而通过制备镁基合金，可以较好的平衡其力学性能与阻尼性能的矛盾。

本发明选用的基体材料为Mg₉₇Zn₁Y₂合金，该合金中含有特殊的长周期堆垛结构相，对镁合金的力学性能及阻尼性能均有较好的贡献，近年来一直引起研究人员的注意。添加的增强相为304不锈钢丝，其具有良好的力学性能和较高的韧性。实验采用铜模吸铸的方法制备试样，这是一种常用的快速凝固工艺，优势在于可以扩大固溶极限，使304钢丝和镁合金可以更好的结合，此外，这种技术还可以消除铸造中出现的偏析现象，使合金具有良好的力学性能。

通过在合金中加入304不锈钢丝，由于基体与304不锈钢丝热膨胀系数的差异，在凝固过程中，在304不锈钢丝附近会产生局部应力，而镁基体的弹性模量较低，因此产生残余应变，导致位错密度增加，同时304钢丝的固有阻尼和相界面阻尼或晶界阻尼都有助于合金的阻尼能力提升。因此，在原理上可以实现具备良好力学性能的高阻尼镁基材料的设计。

发明内容

本发明是提供一种通过加入304不锈钢丝增强Mg-Zn-Y基复合材料的制备方法，特别是通过采用铜模吸铸工艺来制备含304不锈钢丝的高阻尼镁基合金。

技术方案

1.样品制备

(1)材料准备：纯Mg（纯度99.95%），纯Zn（纯度99.9%），Mg-Y中间合金（Y含量为25wt%），直径为0.05mm的304不锈钢丝。

(2)熔炼：将坩埚预热至350℃，取出坩埚后在内外表面涂抹水玻璃，继续放回炉内加热直到水玻璃蒸发，待温度升至500℃，取出坩埚将纯镁块放置在坩埚底部继续加热，并撒上一层覆盖剂。温度升至650℃时，镁块已经融化，打开炉盖除去金属液表面残渣，然后加入Mg-Y合金，撒上少许覆盖剂。温度至720℃后，保温10-20min，待Mg-Y金属块完全熔化后，加入Zn，撒少许覆盖剂，保温5min后，打开炉盖除去金属液表面残渣。

(3)吸铸：取长度约为半米的多组304钢丝固定在直径为12mm的紫铜管内，利用真空吸铸装置进行吸铸成型。

2.样品表征

(1)能谱分析

通过对试样进行能谱分析，结果显示该材料的主要组成物为：α-Mg，长周期堆垛结构相及304不锈钢丝。

(2)力学性能测试

所制备的镁基材料最大抗拉强度230MPa，伸长率为8%。

(3)阻尼性能测试

阻尼性能测试在动态力学分析仪（DMA-Q800）上进行，将试样制成50×5×1mm的标准试样，制备的材料阻尼性能tanφ大于0.01，属于高阻尼材料。

具体实施方式

实施例1

1.样品制备

(1)材料准备：纯Mg（纯度99.95%），纯Zn（纯度99.9%），Mg-Y中间合金（Y含量为25wt%），直径为0.05mm的304不锈钢丝。

(2)熔炼：将坩埚预热至350℃，取出坩埚后在内外表面涂抹水玻璃，继续放回炉内加热直到水玻璃蒸发，待温度升至500℃，取出坩埚将纯镁块放置在坩埚底部继续加热，并撒上一层覆盖剂。温度升至650℃时，镁块已经融化，打开炉盖除去金属液表面残渣，然后加入Mg-Y合金，撒上少许覆盖剂。温度至720℃后，保温10-20min，待Mg-Y金属块完全熔化后，加入Zn，撒少许覆盖剂，保温5min后，打开炉盖除去金属液表面残渣。

(3)吸铸：取长度约为半米的几组304钢丝固定在直径为12mm的紫铜管内，不锈钢丝的体积分数为5%，利用真空吸铸装置进行吸铸成型。

2.样品表征

(1)能谱分析

通过对试样进行能谱分析，结果显示该材料的主要组成物为：α-Mg，长周期堆垛结构相及304不锈钢丝。

(2)力学性能测试

制备的材料力学性能优异，304 /Mg97Zn1Y2合金的最大抗拉强度为250MPa时，延伸率为10%

(3)阻尼性能测试

阻尼性能测试在动态力学分析仪（DMA-Q800）上进行，将试样制成50×5×1mm的标准试样，制备的材料阻尼性能tanφ大于0.015，属于高阻尼材料。

实施例2

1.样品制备

(1)材料准备：纯Mg（纯度99.95%），纯Zn（纯度99.9%），Mg-Y中间合金（Y含量为25wt%），直径为0.05mm的304不锈钢丝。

(2)熔炼：将坩埚预热至350℃，取出坩埚后在内外表面涂抹水玻璃，继续放回炉内加热直到水玻璃蒸发，待温度升至500℃，取出坩埚将纯镁块放置在坩埚底部继续加热，并撒上一层覆盖剂。温度升至650℃时，镁块已经融化，打开炉盖除去金属液表面残渣，然后加入Mg-Y合金，撒上少许覆盖剂。温度至720℃后，保温10-20min，待Mg-Y金属块完全熔化后，加入Zn，撒少许覆盖剂，保温5min后，打开炉盖除去金属液表面残渣。

(3)吸铸：取长度约为半米的几组304钢丝固定在直径为12mm的紫铜管内，不锈钢丝的体积分数为10%，利用真空吸铸装置进行吸铸成型。

2.样品表征

(1)能谱分析

通过对试样进行能谱分析，结果显示该材料的主要组成物为：α-Mg，长周期堆垛结构相及304不锈钢丝。

(2)力学性能测试

制备的材料力学性能优异，304 /Mg97Zn1Y2合金的最大抗拉强度为220MPa时，延伸率为13%

(3)阻尼性能测试

阻尼性能测试在动态力学分析仪（DMA-Q800）上进行，将试样制成50×5×1mm的标准试样，制备的材料阻尼性能tanφ大于0.02，属于高阻尼材料。