Ｔｉ粒子分散鎂基復(fù)合材料是在鎂基質(zhì)中使鈦粒子均勻分散的復(fù)合材料，其中，在分散于鎂合金基質(zhì)中的鈦粒子與基質(zhì)之間的界面具有鈦－鋁化合物層。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種鎂合金，尤其涉及通過提高強度和延展性雙方而能夠應(yīng)用于家 電制品、汽車用部件、航空機用部件等廣泛領(lǐng)域的鈦(Ti)粒子分散鎂基復(fù)合材料及其制 造方法。
技術(shù)介紹
鎂(Mg)在工業(yè)用金屬材料中的比重最小，因此被期待應(yīng)用于輕量化需求強的二 輪車、汽車、航空機等的部件或部材。但是由于與鋼鐵材料或鋁合金等現(xiàn)有工業(yè)用材料 相比，其強度并不充分，因而鎂合金的利用受到限制是現(xiàn)狀。為了解決這樣的課題，作為第二相分散有與鎂相比具有高強度和高硬度特性 的粒子或纖維等的復(fù)合材料的開發(fā)正在被推進。作為分散的有效第二相，可以考慮鈦 (Ti)。 比較剛性，Mg為45GPa，Ti為105GPa，比較硬度，Mg為35 45Hv(維氏硬 度)，Ti為110 120Hv。因此，通過將鈦粒子分散于鎂基質(zhì)中，能夠期待提高鎂基復(fù) 合材料的強度以及硬度的效果。另外，現(xiàn)有的復(fù)合材料中，氧化物、碳化物、氮化物等陶瓷類粒子或陶瓷類纖 維的分散是主流。這些粒子或纖維雖然都具有高剛性以及硬度，卻缺乏延展性，其分散 于鎂合金時會降低復(fù)合材料自身的延展性(例如，斷裂伸度)。相對于此，鈦是金屬，其 自身的延展性優(yōu)良，因此將鈦粒子添加·分散于鎂時不會產(chǎn)生降低復(fù)合材料的延展性的 問題。另一方面，鎂存在著耐腐蝕性差的問題。這是由于鎂具有不良特性，例如，其 標準電極電位Es(設(shè)氫H為零V)很小，為-2.356V。在這樣的鎂中，例如如果含有少量 的鐵(Fe Es = -0.44V)或銅(Cu Es = +0.34V)，Mg-Fe以及Mg-Cu之間的電位差會 引發(fā)電蝕現(xiàn)象。相對于此，鈦的標準電極電位為-1.75V，與作為向鎂添加的元素鋁(Al: Es = _1.676V)相比，其與鎂之間的電位差更小。即，可以說鈦分散于鎂，對腐蝕現(xiàn)象的 影響很小。由上認為，作為向鎂基質(zhì)中的分散強化材料，使用鈦粒子是有效的。至今為止報告的有關(guān)Ti粒子分散鎂復(fù)合材料的技術(shù)，例如有，非專利文獻1: 日本金屬學(xué)會講演概要(2008年3月26日)p.355、No.464(片岡、北藺Ti粒子分散Mg 基複合材料O機械的特性1二及『+微細組織O影響)；非專利文獻2:輕金屬學(xué)會講演概 要(2008年5月11日)ρ.13、No.7(北藺、片岡、駒津ι ^ P" 機械的特性(二及 ff t ★夕 >粒子添加O影響)；非專利文獻3 粉體粉末冶金講演概要集(2007年6月6 日)ρ.148、No.2-51A(模並、藤田、大原、五十嵐/O夕乂力二力卟7 口 4 >夕‘法(二 J:易^ 7才、*々Λ複合材料ο開発)；非專利文獻4:粉體以及粉末冶金、第55卷、第4 號(2008)、ρ.244(模並、藤田、本江、大原、五十嵐、近藤廣卟夕乂力二力卟7 口 ^複合材料Q開発)；非專利文獻5:輕金屬、第54卷、第11 號(2004)、p.522 526(佐藤、渡辺、三浦、三浦速心力固相法(二 J W夕 > 粒子分散^ ^f ^ ν々A基傾斜機能材料CO開発)等。非專利文獻1以及非專利文獻2中公開了，在純鎂板的表面散布純鈦粒子并在其 上面放置純鎂板，在此狀態(tài)下通過加熱以及加壓，制作鈦粒子被純鎂板夾持狀態(tài)的復(fù)合 材料，進一步，通過重疊該復(fù)合材料進行加熱以及加壓，制作鈦粒子排列于板的平面方 向的鈦粒子分散鎂基復(fù)合材料。非專利文獻3以及非專利文獻4中公開了，混合鎂合金粉末和純鈦粉末，在將其 填充于模具內(nèi)的狀態(tài)下連續(xù)施加強塑性加工后，通過實施熱擠壓加工，制作Ti粒子分散 鎂基復(fù)合材料。上述非專利文獻1 4中，均將加熱溫度設(shè)為充分低于鎂的熔點的溫度，在未熔 融的完全固相溫度區(qū)域中制作復(fù)合材料。在關(guān)于各復(fù)合材料的拉伸試驗的結(jié)果中，與未 添加Ti粒子的材料相比雖然確認了約5 10%的強度增加，但是延展性(斷裂伸度)降 低了約20 30%。認為，這是由于鎂與鈦不形成化合物，二者的接合界面強度不充分， 因而強度提高不充分，相反的，界面成為應(yīng)力集中部而產(chǎn)生了延展性降低。如上，在鈦粒子分散鎂基復(fù)合材料中，為了顯著提高強度和延展性雙方，有必 要提高Mg-Ti界面的密著性。非專利文獻5中公開了以下的制造方法，S卩，向含有作為固相存在的鈦粒子的 鎂或鎂合金(AZ91D)的熔湯中施加離心力，會產(chǎn)生起因于分散粒子與熔湯的密度差的離 心力的差，利用由于離心力的差而產(chǎn)生的移動速度差控制成分傾斜的制造方法。由于鈦 的比重是鎂的比重的2倍以上，所以通過非專利文獻5中公開的離心力固相法，難以使 鈦粒子均勻分散于鎂或鎂合金的熔湯中。實際上，該文獻中記載有“可知，通過該手 法難以使鈦粒子分散”的內(nèi)容。并且該文獻中記載有，將鈦粒子投入含有鋁的鎂合金 (AZ91D)的熔湯中以應(yīng)用離心力固相法時，鈦粒子凝集部的鋁濃度非常高，以及，鈦粒 子的外周部還存在鋁固熔了的區(qū)域。作為其理由，該文獻中記載有“高鋁濃度的初期熔 液由于毛細管現(xiàn)象滲透至鈦粒子間，有可能參與其凝集 燒結(jié)。由此明確了，將離心力 固相法應(yīng)用于含有鋁的AZ91D合金時，從熔液成分的方面考慮存在問題”。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)就是為了解決上述課題，其目的在于，通過將鈦粒子均勻分散于鎂基質(zhì) 中的同時提高鈦與鎂的界面密著性，提供具有優(yōu)良強度的Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料。本專利技術(shù)的Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料是使鈦粒子均勻分散到了鎂基質(zhì)中的復(fù)合材 料，其中，在分散于鎂合金基質(zhì)中的鈦粒子與基質(zhì)之間的界面，具有鈦_鋁化合物層。在一實施方式中，該Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料通過使含有鎂、鋁和鈦粒子的熔 湯凝固而得到鑄造材，再對該鑄造材進行熱塑性加工而得。在另一實施方式中，該Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料是通過對使含有鎂、鋁和鈦粒 子的熔湯凝固而得的鑄造材進行機械加工以使其成為粉末而得。在又一實施方式中，該Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料是通過霧化法使含有鎂、鋁和 鈦粒子的熔湯凝固成粉末狀后的粉體。在又一實施方式中，該Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料是含有鋁的鎂合金粉末與鈦粒 子的混合粉末的燒結(jié)固化體。此時，也可以通過對燒結(jié)固化體施以熱塑性加工從而得到Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料。另一方面，本專利技術(shù)的Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料的制造方法具有將鈦粒子投入 到含有鎂和鋁的熔湯中的工序；攪拌熔湯，使所述鈦粒子均勻分散于熔湯內(nèi)的工序；使 熔湯凝固，得到在鎂基質(zhì)與分散于基質(zhì)中的鈦粒子之間的界面具有鈦-鋁化合物層的復(fù) 合材料的工序。在一實施方式中，得到復(fù)合材料的工序包括使熔湯凝固，得到在鎂基質(zhì)與分 散于基質(zhì)中的鈦粒子之間的界面存在鈦-鋁化合物層的鑄造材的步驟，以及對鑄造材施 加熱塑性加工的步驟。在另一實施方式中，得到復(fù)合材料的工序包括使熔湯凝固，得到在鎂基質(zhì)與 分散于基質(zhì)中的鈦粒子之間的界面存在鈦-鋁化合物層的鑄造材的步驟，以及對鑄造材 施以機械加工成為粉末狀的步驟。在另一實施方式中，得到復(fù)合材料的工序包括通過霧化法使熔湯凝固成粉末狀 的步驟。另一方面，本專利技術(shù)的Ti粒子分散鎂基復(fù)合材料的制造方法具有將含有鋁的鎂 合金粉末與鈦粒子混合的工序；將混合粉末保持在較鎂合金粉末的液相發(fā)生溫度更高的 溫度進行燒結(jié)固化，在鈦粒子與鎂基質(zhì)之間的界面形成鈦_鋁化合物層的工序。在一實施方式的制造方法中，具備對燒結(jié)體施加熱塑性加工的工序。關(guān)于上述記載的本專利技術(shù)構(gòu)成的技術(shù)性本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種Ｔｉ粒子分散鎂基復(fù)合材料，其是使鈦粒子均勻分散于鎂基質(zhì)中了的Ｔｉ粒子分散鎂基復(fù)合材料，其特征在于，在分散于所述鎂合金基質(zhì)中的所述鈦粒子和基質(zhì)之間的界面，具有鈦－鋁化合物層。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：近藤勝義，金子貫太，
申請(專利權(quán))人：近藤勝義，株式會社栗本鐵工所，
類型：發(fā)明
國別省市：JP
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