发明公布-202510363428.0-半固态注射成型制备金属颗粒增强镁基复合材料的方法

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(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 120193176 A
(43)申请公布日 2025.06.24
(21)申请号 202510363428 .0
(22)申请日 2025 .03 .26
(71)申请人广东省科学院新材料研究所
地址 510651 广东省广州市天河区长兴路
363号
(72)发明人李新涛张晓辉郑开宏潘复生
(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有
限公司 44205
专利代理师梅素丽
(51)Int .Cl .
C22C 1/04 (2023 .01)
C22C 23/00 (2006 .01)
B22F 3/22 (2006 .01)
CN 120193176 A
权利要求书1页
(54)发明名称
半固态注射成型制备金属颗粒增强镁基复
合材料的方法
(57)摘要
本发明属于金属基复合材料制备领域，具体
公开了半固态注射成型制备金属颗粒增强镁基
复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：将镁
合金颗粒与金属颗粒混合研磨，得到混合颗粒；
将所述混合颗粒在剪切混合的过程中加热至半
固态，得到半固态浆料；将所述半固态浆料注射
到模具中，然后施加压力使所述半固态浆料凝固
成型，制得所述金属颗粒增强镁基复合材料。本
发明中的制备方法通过将混合颗粒在剪切混合
的作用下加热至半固态浆料，可以使混合颗粒之
间分布均匀，解决了复合材料常见的宏观偏析和
局部团聚缺陷，且使半固态浆料中的固态颗粒的
形状趋向球形，提高制得的复合材料室温和高温
下的柔韧性和力学性能。
说明书11页
附图3页
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1 .一种金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
将镁合金颗粒与金属颗粒混合研磨，
得到混合颗粒；
将所述混合颗粒在剪切混合的过程中加热至半固态，
得到半固态浆料；
将所述半固态浆料注射到模具中，然后施加保压压力使所述半固态浆料凝固成型，制
得所述金属颗粒增强镁基复合材料。
2 .根据权利要求1所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述金
属颗粒和所述金属颗粒增强镁基复合材料的质量比为(2 .5～45)：
100。
3 .根据权利要求1或2所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：所
述镁合金颗粒包括Mg‑Al‑Zn合金、
Mg‑Al‑Mn合金中的至少一种；
和/或，所述金属颗粒选自Ti，Mn，TC4中的至少一种。
4 .根据权利要求1或2所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：所
述镁合金颗粒的粒径为0 .2‑2 .5mm；
和/或，所述金属颗粒的粒径为0 .1μm‑20μm。
5 .根据权利要求1所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述镁
合金颗粒的液相线温度为T液相℃，所述半固态浆料的温度为T℃，则(T液相‑20)≤T≤T液相。
6 .根据权利要求1所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述剪
切混合的转速为200‑300r/min；
和/或，所述剪切混合是采用螺杆进行剪切混合。
7 .根据权利要求1所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述模
具的温度为200‑300℃。
8 .根据权利要求1所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述注
射时的速度为3‑5m/s。
9 .根据权利要求1所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述保
压压力为200‑350MPa。
10 .权利要求1～9任一项所述的金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法在新能源汽
无人机或3C产品领域中的应用。
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半固态注射成型制备金属颗粒增强镁基复合材料的方法
技术领域
[0001] 本发明属于金属基复合材料制备领域，
具体涉及一种半固态注射成型制备金属颗
粒增强镁基复合材料的方法。
背景技术
[0002] 镁合金具有密度小、
比强度高、易回收利用等一系列优点，是重要的轻质结构材
料。然而镁合金存在室温和高温强度和韧性低等缺点，严重限制了镁合金作为高稳定支撑
结构件的应用。
随着新能源汽车、
无人机、
3C等产业的快速发展，迫切需要开发具有高强度、
高韧性以及较高高温强度的镁基复合材料来实现装备的轻量化和安全可靠性。金属颗粒增
强镁基复合材料兼具镁合金的低密度和金属颗粒的高强高韧、高温强度高等特性，具有巨
大的应用潜力，受到了广泛的关注。然而，常规的搅拌铸造制备的复合材料存在颗粒分布不
均匀、
气孔和疏松缺陷多，导致室温和高温力学性能差。
特别是制备高质量分数金属颗粒增
强镁基复合材料，
由于熔体粘度大，凝固时补缩困难，材料力学性能急剧下降。
[0003] 现有技术公开了一种镁基复合材料半固态成型方法，
通过将镁合金粉末与陶瓷增
强相粉末混合后冷压成复合材料坯料，然后将坯料放入加热装置中加热至300‑650℃，然后
将固液混合物注射填充到模具内，得到复合材料。该方案在注射之前，固液混合浆料不进行
搅拌，合金中析出的初生固相棱角较多，难以形成球形。同时，由于增强体和镁合金熔体存
在密度差，会发生沉降，制备的复合材料容易形成增强颗粒宏观观析，此外，AZ91合金的固
相线温度为468℃，液相线温度为598℃，在300‑470℃温度区间无法进行注射成型，而在650
℃时为液态，属于液态注射成型，且在该温度下不采取搅拌措施保温15min，TiC颗粒会发生
明显的沉降，从而使制得的复合材料中的增强相分布不均匀。另外，该方案中所使用的镁合
金是微米级，
属于镁粉，
极易爆炸，只能进行粉末冶金，不能用来做注射成型。
发明内容
[0004] 为了克服上述现有技术存在的至少一个技术问题，
本发明的目的之一在于提供一
种金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，该制备方法制得的金属颗粒增强镁基复合材料
在室温和高温下均具有优异的力学性能。
[0005] 本发明的目的之二在于提供上述金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法在新能
源汽车、
无人机或3C产品领域中的应用。
[0006] 为了实现上述目的，
本发明所采取的技术方案是：
[0007] 本发明的第一个方面提供了一种金属颗粒增强镁基复合材料的制备方法，
包括以
下步骤：
[0008] 将镁合金颗粒与金属颗粒混合研磨，
得到混合颗粒；
[0009] 将所述混合颗粒在剪切混合的过程中加热至半固态，
得到半固态浆料；
[0010] 将所述半固态浆料注射到模具中，
然后施加保压压力使所述半固态浆料凝固成
型，制得所述金属颗粒增强镁基复合材料。
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[0011]
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本发明通过将镁合金颗粒与金属颗粒混合研磨，使金属颗粒均匀分布在镁合金颗
粒表面，然后再加热混合颗粒使混合颗粒成为半固态浆料，在加热过程中进行剪切混合，可
以使金属颗粒分散更加均匀，然后再将半固态浆料注射成型，在保压压力下进行凝固，实现
对半固态浆料凝固过程进行补缩作用。
[0012] 在本发明的一些实施方案中，
所述金属颗粒和所述金属颗粒增强镁基复合材料的
质量比为(2 .5～45)：
100；在本发明的一些实施方案中，所述金属颗粒和所述金属颗粒增强
镁基复合材料的质量比为2 .5:100、3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、
10:
100、
11:100、
12:100、
13:100、
14:100、
15:100、
16:100、
17:100、
18:100、
19:100、
20:100、
21:
100、
22:100、
23:100、
24:100、
25:100、
26:100、
27:100、
28:100、
29:100、
30:100、
31:100、
32:
100、
33:100、
34:100、
35:100、
36:100、
37:100、
38:100、
39:100、
40:100中的任一值或任意两
者所形成的范围值。当金属颗粒和复合材料的质量比为(2 .5～30)：
100时，通过调整注射温
度，将半固态浆料中固相分数(镁合金中析出的非枝晶初生α‑Mg占镁合金浆料的重量百分
数)控制30‑51％；当金属颗粒和复合材料的质量比

<hr>
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