本发明属于铸造，具体涉及一种镁基复合材料深腔筒形铸件及其制备方法和应用。
背景技术：
1、镁作为结构工程应用中最轻的有色金属，在航天、汽车以及战役武器的轻量化进程中有着十分重要的意义和巨大的应用潜能。虽然镁及镁合金是实现轻量化的优选材料，但是在苛刻重载背景下，镁合金的力学性能表现并不优异。镁基复合材料的设计与创制为高强高模镁合金的出圈提供了发展条件。镁基复合材料是通过向镁或者镁合金中添加各种非金属材料，例如陶瓷或碳材料，以期赋能强化相的天然本征优势，增强镁合金的结构性能。
2、目前，镁基复合材料确实能在拥有镁合金轻量化优势的同时，极大提升镁合金的强度和模量。但是，随着sic颗粒的加入导致复合材料熔体粘度显著增加，熔炼过程中坩埚内熔体的对流传热被削弱，造成熔体温度场的不均匀性加剧，直接影响复杂铸件的成型性。与此同时，由于镁合金与无机陶瓷颗粒的热物理性能存在较大差距，造成镁基复合材料在复杂铸件成型过程中容易引入铸造缺陷，从而影响镁基复合材料复杂构件的力学性能。
3、对于深腔筒形件的成型，一直以来都是镁合金浇铸成型的难点。深腔筒形件往往由于筒壁过深导致镁合金熔体在凝固过程中铸件各处的凝固速率不同，引入大量的铸造缺陷，影响筒形件的成形能力与力学性能。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种镁基复合材料深腔筒形铸件及其制备方法和应用，用以解决镁基复合材料深腔筒形铸件成形能力与力学性能过低的技术问题。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、本发明的第一个方面，公开了一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，称取纯mg锭、纯zn锭、mg-gd中间合金、mg-y中间合金、mg-zr中间合金和sic固体颗粒进行熔炼，升温至750～780℃，于0.1～0.15mpa的充型压力下进行铸造，得到镁基复合材料深腔筒形铸件；
4、其中，mg的含量为88.3wt.％，zn的含量为0.2wt.％，gd的含量为8wt.％，y的含量为3.1wt.％，zr的含量为0.4wt.％，sic颗粒的添加量为纯mg锭、纯zn锭和mg中间合金总量的14wt.％。
5、优选地，熔炼的步骤为：称取纯mg锭完全熔化，再加入纯zn锭、mg-gd中间合金、mg-y中间合金和mg-zr中间合金于760℃搅拌，在搅拌的同时加入sic固体颗粒进行熔炼。
6、优选地，在熔炼前，sic固体颗粒在500℃预热不少于30min。
7、优选地，升温至750～780℃后，对混合原料表面进行浮渣除去处理。
8、优选地，整个熔炼过程中，持续通入比例为40:1的co2和sf6组成的保护气体。
9、优选地，铸造的具体步骤为：将熔炼后的混合原料倒入模具中，以0.1～0.15mpa的充型压力和3mm/s的液压速率保压5～10min，脱模。
10、优选地，所述模具为浇口截面为圆形的底注式浇注模具。
11、优选地，铸造之后，再进行应力退火处理、均匀化固溶以及时效处理，得到镁基复合材料深腔筒形铸件。
12、进一步优选地，应力退火处理的步骤为：将铸造后的镁基复合材料原料以220℃/1h加热至220℃，保温，随炉冷却。
13、优选地，均匀化固溶以及时效处理的步骤为：将应力退火处理后的镁基复合材料原料在480℃/24h的条件下进行固溶处理，并炉冷却，随后在225℃/36h的条件下进行时效处理。
14、本发明的第二个方面，公开了上述制备方法制得的镁基复合材料深腔筒形铸件。
15、优选地，镁基复合材料深腔筒形铸件的抗拉强度为320～340mpa，屈服强度为240～260mpa，延伸率为3％～4％。
16、本发明的第三个方面，公开了上述镁基复合材料深腔筒形铸件在制备航空航天零件或汽车零件中的应用。
17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18、本发明提供的一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，1)以纯mg锭、纯zn锭、mg-gd中间合金、mg-y中间合金、mg-zr中间合金和sic固体颗粒作为熔炼原料，zn可以改善镁的组织，提高合金的强度和硬度，提高深腔筒形铸件的抗腐蚀性，同时改善深腔筒形铸件的加工性能；gd可以提高深腔筒形铸件的强度和硬度，同时改善深腔筒形铸件的热稳定性和耐高温性能；zr可以提高深腔筒形铸件的强度和塑性，改善镁合金的组织，同时提高深腔筒形铸件的耐热性；y可以提高深腔筒形铸件的强度和硬度，改善深腔筒形铸件的耐腐蚀性和耐热性。2)在前述原料的基础上加入sic颗粒，可以有效细化晶粒，改善织构，从而提高镁合金的力学性能。3)混合原料各成分使用特定的配比含量，能够更好地利用各金属元素对于合金的促进作用，进一步提高镁合金的性能。4)采用0.1～0.15mpa的低压铸造方式，可以使镁基复合材料混合泥浆充型均匀、流畅且完全，能够赋予制件更为致密的组织，确保深腔筒形件的力学性能满足要求通过去应力退火，以保障镁基复合材料深腔筒形铸件的性能和质量。因此，该制备方法简单、快速且高效，制得的镁基复合材料深腔筒形铸件充型完整，质地均匀，具有优异的成形性和力学性能，抗拉强度为320～340mpa，屈服强度为240～260mpa，延伸率为3％～4％，模量为68gpa。
19、进一步地，sic颗粒在加入之前进行预热，能够保证sic颗粒在加入复合材料金属液中时，不会因为两者温差太大而产生结合性不好和产生孔洞等缺陷。
20、进一步地，由于镁极易与氧气产生化学反应生成氧化物杂质，在熔炼过程中持续通入体积比为40:1的co2和sf6组成的保护气体，能够隔绝氧气。
21、进一步地，底注式浇注模具的浇口截面为圆形，圆形截面可以提高补缩效率。
22、进一步地，通过应力退火处理、均匀化固溶以及时效处理，能够进一步提升制得的深腔筒形铸件的强度。
1.一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，其特征在于，称取纯mg锭、纯zn锭、mg-gd中间合金、mg-y中间合金、mg-zr中间合金和sic固体颗粒进行熔炼，升温至750～780℃，于0.1～0.15mpa的充型压力下进行铸造，得到镁基复合材料深腔筒形铸件；
2.根据权利要求1所述的一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，其特征在于，熔炼的步骤为：称取纯mg锭完全熔化，再加入纯zn锭、mg-gd中间合金、mg-y中间合金和mg-zr中间合金于760℃搅拌，在搅拌的同时加入sic固体颗粒进行熔炼。
3.根据权利要求1所述的一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，其特征在于，在熔炼前，sic固体颗粒在500℃预热不少于30min。
4.根据权利要求1所述的一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，其特征在于，升温至750～780℃后，对混合原料表面进行浮渣除去处理。
5.根据权利要求1所述的一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，其特征在于，整个熔炼过程中，持续通入比例为40:1的co2和sf6组成的保护气体。
6.根据权利要求1所述的一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，其特征在于，铸造的具体步骤为：将熔炼后的混合原料倒入模具中，以0.1～0.15mpa的充型压力和3mm/s的液压速率保压5～10min，脱模。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种镁基复合材料深腔筒形铸件的制备方法，其特征在于，铸造之后，再进行应力退火处理、均匀化固溶以及时效处理，得到镁基复合材料深腔筒形铸件。
8.权利要求1～7任意一项所述的制备方法制得的镁基复合材料深腔筒形铸件。
9.根据权利要求8所述的镁基复合材料深腔筒形铸件，其特征在于，镁基复合材料深腔筒形铸件的抗拉强度为320～340mpa，屈服强度为240～260mpa，延伸率为3％～4％。
10.权利要求8或9所述的镁基复合材料深腔筒形铸件在制备航空航天零件或汽车零件中的应用。
