專利名稱：鋅合金海泡石浮石氧化鐵復(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，涉及一種鋅合金海泡石浮石氧化鐵吸波減振復(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號(hào)申請(qǐng)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極氧化法形成多孔氧化鋁膜，制成鋁基 多孔氧化鋁模板，即AAO模板；采用直流或脈沖電流電化學(xué)沉積在鋁基AAO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號(hào)申請(qǐng)?zhí)岢鎏沾删ы?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號(hào)申請(qǐng)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，提供一種鋅合金海泡石浮石氧化鐵復(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海泡石浮石氧化鐵吸波減振復(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)的一種鋅合金基海泡石浮石氧化鐵復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鋅合金為基體，在基體 上分布著海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維，復(fù)合物的顆粒為0. 5-lmm ；海泡石浮石氧化 鐵復(fù)合物和鈦纖維二者占復(fù)合材料的體積比為45-55% ；該鋅合金基體的化學(xué)成分的重 量百分含量A1 為 20% 24%，Ti 為 0. 03% 0. 08%，Ce 為 0. 01 % 0. 05%，Si 為 0. 05% -0. 1%，其余為Zn ；海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物為氧化鐵鉆入浮石、海泡石的孔隙中， 并在孔隙壁面形成一層厚度為0. 1-10 μ m薄膜。一種鋅合金基海泡石浮石氧化鐵復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以下 步驟a.海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備先把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四
3氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解(加少量水至溶解)，再裝入海泡石和浮石，浮石 顆粒的尺寸為0. 5-lmm，海泡石顆粒的尺寸為0. 05-0. 3mm,海泡石和浮石的重量比為 (0.01-0. 1) 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)4-7min，氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石浮石混合物的重量 比為1 1 (1-2)，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到 海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含V為0.2% -0.4%，Sm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 1750-1790°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19-21m/s，鈦纖維 的直徑為10-45 μ 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.然后將長(zhǎng)徑比為6 1的鈦纖維和海泡石浮石氧化鐵復(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，鈦纖維和海泡石浮石氧化鐵復(fù) 合物的重量百分?jǐn)?shù)為3%，復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-55% ；開啟模具加熱裝 置，控制溫度在430-460°C ；d.鋅合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為20% 24%，Ti為0.03% 0.08%， Ce為0. 01% 0. 05%，Si為0. 05% -0. 1%，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，將上述合金液體 澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具；鋅合金液體在真空壓力作用下 滲入復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成鋅合金 基海泡石浮石氧化鐵復(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)明的海泡石、浮石空隙大，易于接納氧化鐵，氧化鐵處于海泡石浮石的空隙 中，形成氧化鐵不會(huì)散落的海泡石浮石氧化鐵復(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；浮石空隙比海泡石大，浮石取較多的氧化鐵，而海泡石取較少的氧化鐵，因 此海泡石和浮石組合具有較大的電磁波吸收范圍。其中氧化鐵為Fe304。海泡石和浮石尺寸不同便于相間分布，利于鋅合金的浸滲。氧化鐵處于海泡石浮石的空隙中，不于鋅合金液體接觸，因此不會(huì)造成鋅合金的 氧化；鋅合金中的Si可促進(jìn)鋅合金與海泡石浮石的界面結(jié)合。鋅合金中的Ti和Th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)的海泡石浮石氧化鐵復(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海泡石浮石氧化鐵復(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。海泡石浮石空隙大，易于接納氧化鐵，因此制備中攪拌和加熱時(shí)間均短，生產(chǎn)周期短。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海泡石浮石氧化鐵復(fù)合材料的金相組織。由圖1可以看到在鋅合金基體上分布有海泡石浮石氧化鐵復(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)明鋅合金基海泡石浮石氧化鐵復(fù)合材料的制備過程如下a.海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備先把氯化鐵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(加少量水至溶解)，再裝入海泡石和浮石，浮石顆粒的尺 寸為0.5-lmm，海泡石顆粒的尺寸為0.05-0. 3mm，海泡石和浮石的重量比為0.01 1，攪拌 以上物質(zhì)達(dá)4-7min，氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石浮石混合物的重量比為1 1 (1_2)， 攪拌結(jié)束后將攪拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到海泡石浮石氧化鐵復(fù) 合物；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含V為0.2%，Sm為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；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19-21m/s，鈦纖維的直徑為10-45 μ 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的鈦纖維和海泡石浮石氧化鐵復(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，鈦纖維和 占海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物的重量百分?jǐn)?shù)為3 %，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積 的50% (由此可控制復(fù)合物預(yù)制體占復(fù)合材料的體積百分比)；開啟模具加熱裝置，加熱溫 度控制在430-460°C。d.鋅合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為20%，Ti為0. 03%，Ce為0. 01%， Si為0. 05%，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，將上述合金液體 澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具；鋅合金液體在真空壓力作用下 滲入復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成鋅合金 基海泡石浮石氧化鐵復(fù)合材料。實(shí)施例二 a.制備海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石浮石的重量比為 1:1: 2，浮石顆粒的尺寸為1mm，海泡石顆粒的尺寸為0.3mm，海泡石和浮石的重量比為 0. 1 1 ；
b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含V為0. 4%，Sm為0. 003%，其余為Ti進(jìn)行配料，c.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45%。d.鋅合金的成分重量百分含量為Al為24%，Ti為0. 08%，Ce為0. 05%，Si為 0. 1%，其余為Zn ；制備過程同實(shí)施例一。實(shí)施例三a.制備海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石浮石的重量比為 1:1: 1.5，浮石顆粒的尺寸為0.7mm，海泡石顆粒的尺寸為0.07mm，海泡石和浮石的重量 比為 0. 05 1 ；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含V為0. 3%，Sm為0. 04%，其余為Ti進(jìn)行配料，c.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的55%。d.鋅合金的成分重量百分含量為Al為22%，Ti為0. 05%，Ce為0. 03%，Si為 0. 07%，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.制備海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石浮石的重量比為 1:1: 0.8，浮石顆粒的尺寸為0.4mm，海泡石顆粒的尺寸為0.04mm，海泡石和浮石的重量 比為 0. 008 1 ；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含V為0. 1%，Sm為0. 2%，其余為Ti進(jìn)行配料，c.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45%。d.鋅合金的成分重量百分含量為Al為18%，Ti為0. 02%，Ce為0. 005%, Si為 0. 04%，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.制備海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石浮石的重量比為 1:1: 2. 1，浮石顆粒的尺寸為1.2mm，海泡石顆粒的尺寸為0.4mm，海泡石和浮石的重量 比為 0. 02 1 ；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含V為0.6%，Sm為0.001%，其余為Ti進(jìn)行配料，c.復(fù)合物預(yù)制體的準(zhǔn)備控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的55%。d.鋅合金的成分重量百分含量為Al為25%，Ti為0. 09%，Ce為0. 06%，Si為 0. 12%，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 權(quán)利要求
一種鋅合金基海泡石浮石氧化鐵復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鋅合金為基體，在基體上分布著海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維，復(fù)合物的顆粒為0.5 1mm；海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維二者占復(fù)合材料的體積比為45 55％；該鋅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為20％～24％，Ti為0.03％～0.08％，Ce為0.01％～0.05％，Si為0.05％ 0.1％，其余為Zn。
2.一種鋅合金基海泡石浮石氧化鐵復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟a.海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備先把氯化鐵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，再裝入海泡石和浮石，浮石顆粒的尺寸為0. 5-lmm，海泡石顆粒 的尺寸為0.05-0. 3mm，海泡石和浮石的重量比為(0.01-0. 1) 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)4_7min， 氯化鐵、硫酸亞鐵銨及海泡石浮石混合物的重量比為1 1 (1-2)，攪拌結(jié)束后將攪拌物 置于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含V為0.2%-0.4%, Sm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 1750-1790°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19-21m/s，鈦纖維 的直徑為10-45 μ 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.然后將長(zhǎng)徑比為6 1的鈦纖維和海泡石浮石氧化鐵復(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，鈦纖維和海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物的 重量百分?jǐn)?shù)為3%，復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-55%;開啟模具加熱裝置，控制 溫度在 430-460°C ；d.鋅合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為20% 24%，Ti為0.03% 0.08%，Ce 為0. 01% 0. 05%，Si為0. 05% -0. 1%，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，將上述合金液體澆入 鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具；鋅合金液體在真空壓力作用下滲入 復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成鋅合金基海 泡石浮石氧化鐵復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋅合金海泡石浮石氧化鐵復(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)。該復(fù)合材料以鋅合金為基體，在基體上分布著海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維，復(fù)合物的顆粒為0.5-1mm；海泡石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維二者占復(fù)合材料的體積比為45-55％；該鋅合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為20％～24％，Ti為0.03％～0.08％，Ce為0.01％～0.05％，Si為0.05％-0.1％，其余為Zn。
文檔編號(hào)C22C47/08GK101942622SQ20101022027
公開日2011年1月12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)明者王楚欽, 王玲, 趙浩峰 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)