本发明属于通过构建层状异质结构从而增强zk61镁合金力学性能的影响,具体涉及其制备方法及其高屈服强度的镁合金的应用。
背景技术:
1、镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料之一,具有高的比强度、高比刚度、阻尼性能和电磁屏蔽性能优异、生物兼容性良好,被称为:“21世纪的绿色工程材料”。随着科学技术的进步,镁合金不仅在航空航天、汽车制造领域有着大量的应用,还在电子器件、家用电器和医疗手术等领域有着重要的潜在和应用价值。然而,镁合金材料由于其强度偏低,可塑性差,使其在工程领域内的应用受到了抑制。近些年,陶瓷颗粒、碳纳米管、石墨烯等作为增强体添加到镁合金中,其力学性能中的强度亦或塑性得到了不同程度的提升,为得到高强度和塑性的镁合金的工业化提供了可能。ti3c2tx作为一种新兴的“类石墨烯”二维材料具有力学性能、导电性、光学和电化学性能,同时其良好的金属性和在水溶液中的分散性,与其他二维材料相比,单层的具有高的杨氏模量为0.33±0.03tpa,表面存在的官能团为其在合金中的良好的分散性和优异的结合性提供了机会。研究表明,异质结构材料能够有效的提升金属材料的相关性能。在此基础上,本发明通过构建一种层状异质结构,通过快速致密成型的放电等离子烧结工艺,制得高屈服强度的ti3c2tx增强zk61镁合金,为制备出高屈服强度的镁合金的进一步发展提供了新的路径。
2、含层状异质结构的ti3c2tx增强zk61镁合金的制备过程主要是通过调整ti3c2tx在zk61粉末中的分布位置。对ti3c2tx增强zk61镁合金样品进行硬度和压缩性能测试,为获得高屈服强度的ti3c2tx增强zk61合金提供基础。
技术实现思路
1、本发明的目的是通过将二维材料ti3c2tx与球磨后的zk61镁粉混合,混合后的ti3c2tx和zk61粉末进行压片处理,将片状的粉末块进行特定排布,构建出一种层状异质结构,随后将粉末块烧结制备成测试样品,对ti3c2tx增强zk61合金样品分批次进行硬度和压缩性能,得到了具有连续可调的高屈服强度的ti3c2tx增强zk61样品。
2、通过调整ti3c2tx增强zk61粉末片的排布,烧结成含1层ti3c2tx的ti3c2tx-1/zk61、含2层ti3c2tx的ti3c2tx-2/zk61、含3层ti3c2tx的ti3c2tx-3/zk61、含5层ti3c2tx的ti3c2tx-5/zk61样品。对ti3c2tx增强zk61镁合金样品进行压缩测试,测得ti3c2tx-5/zk61镁合金样品弹性模量为60.8mpa,屈服强度为210.7mpa,硬度值为78.3hv,分别提升了15.4%,9.8%,12.3%。为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
3、一种屈服强度连续可调的ti3c2tx增强zk61制备方法,包括以下步骤:
4、(1)、将zk61粉末进行球磨,球料比为10:1,球磨时间为1h,转速为400rpm;
5、(2)、将球磨后的zk61粉末的加入ti3c2tx溶液,zk61粉末与ti3c2tx按20:1的质量比进行混合,得混合溶液;
6、(3)、将(2)中混合溶液静置一段时间,然后移去上清液,真空干燥,得ti3c2tx和zk61混合粉末;
7、(4)、称量5次一定量的混合粉末,将其预压成片;
8、(5)、将片状的混合粉末按照一定顺序装入于烧结模具中,进行放电等离子烧结,轴向压力为50mpa,500℃下保持5min,得高屈服强度的梯度式ti3c2tx增强zk61镁合金。
9、进一步,在步骤(1)中,采用去10:1的球料比,转速400r/min的目的是去除zk61表面的氧化层,防止氧化层干扰zk61与ti3c2tx之间的结合。
10、进一步,所述(3)中每个混合粉末片的质量为0.6g。
11、进一步,所述(4)中按照一定顺序排布,实现层状排布。
12、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
13、1、本发明方法通过改变ti3c2tx在zk61中的排布,构建出特定的层状异质结构,得到连续可调的高屈服强度的ti3c2tx增强zk61样品。
14、2、本发明制备ti3c2tx-1/zk61,ti3c2tx-2/zk61,ti3c2tx-3/zk61,ti3c2tx-5/zk61镁合金样品,经压缩测试后,测得ti3c2tx-5/zk61在一定程度上较大的提升了镁合金的弹性模量,屈服强度和硬度。
1.一种屈服强度连续可调的ti3c2tx增强zk61镁合金的制备方法,其特征在于,该制备方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的层状异质结构的ti3c2tx增强zk61镁合金的制备方法,其特征在于,所述制备方法中ti3c2tx与zk61镁合金粉的质量比为0.005:1。
3.根据权利要求1所述的层状异质结构的ti3c2tx增强zk61镁合金的制备方法,其特征在于,所述(4)中每个混合粉末片的质量为0.6g。
4.根据权利要求1所述的屈服强度连续可调的ti3c2tx增强zk61镁合金的制备方法,其特征在于,所述(5)中按照一定顺序排布,构建特定的层状异质结构,获得屈服强度连续可调的ti3c2tx增强zk61镁合金。