CN112941384A - 一种制备碳纳米材料增强az91合金半固态浆料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，属于金属材料制造技术领域。一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，包括：利用碳纳米管的优异性能对AZ91合金进行晶粒细化，通过碳纳米管的预分散及Mg‑Al‑Zn‑CNTs中间预制块的制备，不仅避免了碳纳米管自身结构损伤，而且改善了碳纳米管的润湿性。在氩气保护条件下对AZ91合金精炼后，用钟罩将中间预制块压入合金熔体，并施加机械搅拌、高能超声，此后将温度迅速降至520‑580℃后保温，并进行60‑90s二次高能超声，随后迅速水淬，最终在优选工艺下制得球化均匀的半固态组织。本发明操作安全，工艺稳定，制备的碳纳米管‑AZ91合金半固态浆料组织较原基体组织明显细化，碳纳米管与基体界面结合良好。

Description

一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法

技术领域

本发明属于金属材料制造技术领域，具体涉及一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法。

背景技术

镁合金具有诸多优异的材料性能，如比强度高，比刚度高，导热性好以及电磁屏蔽性好等等，被誉为“21世纪绿色工程材料”。由于镁合金的特殊性能，特别是随着国内外对碳排放的重视，轻量化和绿色环保的要求也逐步突显，镁合金的应用也越来越广泛，尤其是在汽车、航空航天等工业领域的应用，甚至被认为在这两个行业中是最具应用前途的轻型结构金属材料。AZ91镁合金具有优良的铸造性能，可以生产各类薄壁零件及结构复杂零件，是应用最广泛的铸造镁合金之一。然而，由于镁合金存在强度低、耐热性差、塑性差、模量小以及易腐蚀等缺点，以致于镁合金在工业应用中存在一定的限制。因此，研究高性能镁基复合材料，改良材料自身短板，为工业应用提供有效解决方案，具有重大的现实意义。

碳纳米管(CNTs)一种由石墨六边形网格曲卷而成的管状物，具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高弹性模量、导热性和导电性等优异性能。碳纳米管的抗拉强度可达10-250GPa，约合钢的100倍，而密度却不足钢的1/7，至少比常规石墨纤维高一个数量级。它的弹性模量可达1000GPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍，是目前可制备出的具有最高比强度的材料，被誉为“超级纤维”。研究表明，碳纳米管可作为镁结晶时的非均质形核核心，并能够阻碍初生相界面的移动，既能细化AZ91合金中的α-Mg相，又能对晶粒和晶界之间起搭接和强化作用，进而提高AZ91合金材料性能。因此，碳纳米管被认为是金属基复合材料中极具应用价值的纳米增强相，利用碳纳米管来提高镁合金的强度、弹性等力学性能，在镁基复合材料研究领域受到广泛关注。

然而，碳纳米管在镁合金熔体中易出现团聚、增强相分布不均及其与镁合金晶粒界面的有效结合是制备碳纳米管增强镁基复合材料的主要难点。在公布号CN109554569A，名为“一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法”中，采用石墨烯和碳纳米管作为增强体来提高AZ91D合金基体的力学性能。通过该方法，虽可获得致密性好的复合材料，但碳纳米管未经涂覆，由于碳纳米管自身结构特性，其与合金熔体的润湿性存在不足，且该工艺流程复杂、成本高。在公布号CN107904430A，名为“单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件的制备”中，采用单壁碳纳米管粉体与AZ91系镁合金碎屑原料机械混合，随后通过半固态挤压成型方法制备AZ91镁合金结构件。该工艺简便，环境友好，但在熔融过程难以控制碳纳米管的分散状态，且将碳纳米管粉碎在一定程度上损伤了其自身优异的力学性能，不利于复合材料的性能改善。在公布号CN108085549A，名为“一种超声波辅助机械搅拌制备新型镁基复合材料的方法”中，通过对碳纳米管的预分散，在合金熔体半固态区间进行搅拌，并加入碳纳米管，此后熔体升温、保温、降温并超声分散，该工艺采用搅拌、超声分散方法在一定程度上促进了碳纳米管在熔体中的分散，但由于碳纳米管相比于合金密度过小，在直接加入的过程极易漂浮、团聚，与合金熔体不润湿的问题难以解决。针对以上问题，开展新型铸造制备技术研究，探索碳纳米管与镁合金均匀化复合工艺，缩短制备工艺循环时间及成型复杂构件就显得尤为重要。

金属半固态成形工艺最早是20世纪70年代由Flemings教授等提出并发展而来，半固态成形即是利用金属材料从固态向液态或从液态向固态转换的过程中所具有的非枝晶状态的特性所实现的成形。与传统铸造和锻造工艺相比，金属半固态成形工艺具有诸多优势，如充型平稳，无湍流和喷溅，卷气少；变形抗力小，减少设备投资，节省能源；成形温度低，模具寿命长；凝固收缩小，制件精度高，几乎是近净成型，节省原材料；成形件内部组织致密，孔洞缺陷少，力学性能高；凝固时间缩短，生产效率高等。半固态制浆是半固态成形技术的关键之一，其核心是金属晶粒的细化和球化。

目前制备半固态浆料的方法主要有机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱导熔体活化法、近液相线法、高能超声法等。其中的机械搅拌法存在如下缺点：金属熔液容易被搅拌器污染腐蚀，存在搅拌盲区，造成浆料均匀性不足，且搅拌过程易卷入气体、夹杂物，进而影响半固态坯料的质量。其中的电磁搅拌法存在如下缺点：搅拌设备较贵，装置电磁间隙大，漏磁严重，其中一部分能量不能用于金属熔体的搅拌，大大增加了生产成本。其中的应变诱导熔体活化法存在如下缺点：需要增加一道额外的预变形工序，成本增加，且制备的半固态坯体尺寸较小。近液相线法存在如下缺点：制备周期较长、很难精确控制熔体的浇注温度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法。它是通过中间预制块的制备、真空热压烧结，高能超声熔铸的方法来实现碳纳米管增强AZ91合金基体的目的。该方法具有诸多优点：溶液分散不仅保留了碳纳米管自身固有的结构，而且能够对镁粉-铝粉-锌粉-碳纳米管粉末起到预分散作用；碳纳米管以镁铝锌碳纳米管(Mg-Al-Zn-CNTs)中间预制块形式加入，其密度相比合金熔体更大，避免碳纳米管漂浮液面，有利于其与基体的润湿；在AZ91合金熔体中施加高能超声，产生的瞬态高温高压改变了局部的均衡，减少了液面的表面张力并产生强烈的局部冲击，进一步促使碳纳米管在AZ91熔体中的均匀化分散；二次高能超声可防止熔体降温过程碳纳米管聚集，并有助于球化晶粒；碳纳米管的加入能细化AZ91合金的晶粒尺寸。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，包括以下步骤：

1)将碳纳米管与镁粉、铝粉和锌粉利用超声进行混合得到混合液；

2)将混合液在恒温加热磁力搅拌器作用下进行磁力搅拌，搅拌后放入真空干燥箱内烘干，烘干后的粉末放入真空热压烧结炉中烧结得到Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块，将预制块切成小颗粒并用铝箔纸包覆后备用；

3)将AZ91基体合金切成小块后放入石墨坩埚中，将坩埚放至电阻炉加热至620-680℃、保温25-30min将基体合金全部熔化，然后用钟罩将Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块压入合金熔体中，加入预制块的同时施加高能超声；

4)步骤3)所述高能超声完成后，将熔体温度迅速降至520-580℃保温并施加二次超声，超声时间为60-90s，结束后马上对二次超声所得浆料进行水淬，制得晶粒细小的半固态组织。

进一步地，步骤1)所述混合的具体步骤为将碳纳米管与无水乙醇按每100ml乙醇混合2.5-3.5g碳纳米管进行混合，然后放入超声仪中进行超声分散处理2-3h，超声功率为400-480W，频率为35-45kHz；将镁粉、铝粉和锌粉与无水乙醇按每100ml乙醇混入17-19g镁粉、1.7-1.9g铝粉、0.18-0.20g锌粉通过机械搅拌进行混合2-3h，搅拌速度为120-160r/min；接着向超声后的碳纳米管乙醇分散液中均匀加入经混合分散的镁粉、铝粉和锌粉乙醇混合液，继续进行超声分散，功率为800-1200W，频率为35-45kHz，同时进行机械搅拌，搅拌速度为200-250r/min，持续时间2-3h。

进一步地，所述碳纳米管外径为20-60nm，长度为10-30μm，纯度≥99.5％；所述镁粉、铝粉和锌粉纯度均≥99.9％，粒度均为100-200目。

进一步地，步骤2)所述磁力搅拌加热温度为45-55℃，搅拌速度为1500-2000r/min；特别地，为避免混合粉末与碳纳米管出现分层现象，磁力搅拌需一直保持直至混合液呈糊状才停止。

进一步地，步骤2)所述烧结其温度为400-450℃，热压压强为40-60MPa，保压时间为2-3h；特别地，烧结后得到Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块中CNTs质量百分比为5％-10％，Al质量百分比为8.5％-9.5％，Zn质量百分比为0.9％-1.0％，余量为Mg。

进一步地，步骤3)所述AZ91基体合金其各元素按重量百分比包括：铝8.5％-9.5％，锌0.9％-1.0％，余量为镁。

进一步地，步骤3)所述基体合金全部熔化后，还需加入占熔体质量0.2wt.％-0.3wt.％的六氯乙烷进行精炼、扒渣。

进一步地，步骤3)压入镁铝锌碳纳米管中间预制块其中碳纳米管的加入量占合金熔体总量0.5-1.5wt.％。

进一步地，步骤3)所述高能超声操作方法为将超声变幅杆探头浸入合金熔体中，施加超声功率为2.1-3.2kW，频率为18-22kHz，时间为10-15min；整个超声过程全程充入氩气进行保护。

高能超声法相较于其他方法而言缺点更少，可在较短时间内获得理想的非枝晶半固态组织，真正实现低能耗、高效率。对熔体施加高能超声时，会产生声空化和声流效应，声空化效应产生的高温高压冲击波在破碎晶粒、促进形核和破坏边界层等方面具有十分重要的作用。同时，通过超声熔铸的方法还能促使碳纳米管在熔体中均匀分散，与合金熔体更好的浸润，这对获取细小圆整的半固态晶粒起着至关重要的作用。

进一步地，步骤4)所述二次超声除时间外其他参数与步骤3)超声一致。

进一步地，步骤4)所述水淬温度为20-30℃，水淬后还需放入40-50℃温度场进行干燥。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)利用碳纳米管的优良特性对AZ91合金的晶粒进行细化；(2)所添加的碳纳米管通过超声分散，与金属粉末经磁力搅拌混合，避免了碳纳米管的结构损伤；(3)经真空热压烧结方式制备的Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块可有效改善碳纳米管与熔体的润湿性能；(4)施加高能超声促进了碳纳米管在AZ91合金熔体中的均匀分散；(5)在半固态温度范围内，施加二次超声进一步球化半固态浆料组织。

本发明制备工艺稳定，所制得的复合材料半固态组织得到明显细化，碳纳米管与AZ91合金基体界面结合良好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。

实施例1

一种制备碳纳米管材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，包括以下步骤：

(1)将适量外径为20-60nm、长度为10-30μm、纯度≥99.5％的碳纳米管与无水乙醇在烧杯中按每100ml乙醇混合3.0g碳纳米管进行混合，之后放入超声仪中进行超声分散处理2.5h，超声功率为440W，频率为40kHz；将纯度均≥99.9％、粒度均为100-200目的镁粉、铝粉和锌粉与无水乙醇在陶瓷容器中按每100ml乙醇混入18g镁粉、1.8g铝粉、0.2g锌粉通过机械搅拌进行混合2.5h，搅拌速度为140r/min；接着向超声后的碳纳米管乙醇分散液中均匀加入经混合分散的镁粉铝粉锌粉乙醇混合液，继续进行超声分散，功率为1000W，频率为40kHz，同时进行机械搅拌，搅拌速度为230r/min，持续时间2.5h得到混合液。

(2)将步骤(1)制备的混合液置于恒温加热磁力搅拌器上进行磁力搅拌，加热温度50℃，磁力搅拌速度为1800r/min，为避免混合粉末与CNTs出现分层现象，磁力搅拌需一直保持直至混合液呈糊状时才停止，然后放入真空干燥箱内于80℃烘干。

(3)将烘干的粉末放入真空热压烧结炉中进行烧结，烧结温度为430℃，热压压强为50MPa，保压时间为2.5h，得到Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块，其中CNTs质量百分比为8％，Al质量百分比为9％，Zn质量百分比为1％，余量为Mg，将预制块切成小颗粒并用铝箔纸包覆后备用。

(4)将AZ91基体合金(合金中Al的质量百分比为9.0％，Zn的质量百分比为1.0％，余量为Mg)切成小块后放入已干燥的石墨坩埚中，接着将坩埚放至电阻炉中加热至650℃，保温30min；此过程需充入氩气进行保护。

(5)待合金全部熔化后，加入占熔体质量的0.25wt.％的六氯乙烷进行精炼、扒渣。然后用钟罩将Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块压入合金熔体中，CNTs的加入量占合金熔体总重量的1.0wt.％。在加入预制块颗粒的同时施加高能超声：将超声变幅杆探头浸入合金熔体中，施加超声功率为2.8kW，频率为20kHz，时间为13min；整个超声过程全程充入氩气进行保护。

(6)施加高能超声后，将熔体温度迅速降至550℃时对半固态浆料施加二次超声，时长80s，其余超声参数与前述步骤(5)相同。二次超声完后，立即对二次超声所得浆料进行水淬，水淬温度为25℃，水淬完后在45℃温度场干燥，即可制得晶粒细小的AZ91合金半固态组织。

本实施例条件下所制备的碳纳米管-AZ91材料半固态晶粒组织细小，平均晶粒尺寸相比同条件下的未添加Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块的基体合金降低了46.8％，平均形状系数亦相应改善了29.4％。

实施例2

一种制备碳纳米管材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，包括以下步骤：

(1)将适量外径为20-60nm、长度为10-30μm、纯度≥99.5％的碳纳米管与无水乙醇在烧杯中按每100ml乙醇混合2.5g碳纳米管进行混合，之后放入超声仪中进行超声分散处理2h，超声功率为400W，频率为35kHz；将纯度均≥99.9％、粒度均为100-200目的镁粉、铝粉和锌粉与无水乙醇在陶瓷容器中按每100ml乙醇混入18g镁粉、1.8g铝粉、0.2g锌粉通过机械搅拌进行混合2h，搅拌速度为120r/min；接着向超声后的碳纳米管乙醇分散液中均匀加入经混合分散的镁粉铝粉锌粉乙醇混合液，继续进行超声分散，功率为800W，频率为40kHz，同时进行机械搅拌，搅拌速度为200r/min，持续时间2h得到混合液。

(2)将步骤(1)制备的混合液置于恒温加热磁力搅拌器上进行磁力搅拌，加热温度45℃，磁力搅拌速度为1500r/min，为避免混合粉末与CNTs出现分层现象，磁力搅拌需一直保持直至混合液呈糊状时才停止，然后放入真空干燥箱内于80℃烘干。

(3)将烘干的粉末放入真空热压烧结炉中进行烧结，烧结温度为400℃，热压压强为40MPa，保压时间为2h，得到Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块，其中CNTs质量百分比为5％，Al质量百分比为9％，Zn质量百分比为1％，余量为Mg，将预制块切成小颗粒并用铝箔纸包覆后备用。

(4)将AZ91基体合金(合金中Al的质量百分比为9.0％，Zn的质量百分比为1.0％，余量为Mg)切成小块后放入已干燥的石墨坩埚中，接着将坩埚放至电阻炉中加热至620℃，保温25min；此过程需充入氩气进行保护。

(5)待合金全部熔化后，加入占熔体质量的0.2wt.％的六氯乙烷进行精炼、扒渣。然后用钟罩将Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块压入合金熔体中，CNTs的加入量占合金熔体总重量的0.5wt.％。在加入预制块颗粒的同时施加高能超声：将超声变幅杆探头浸入合金熔体中，施加超声功率为2.1kW，频率为20kHz，时间为10min；整个超声过程全程充入氩气进行保护。

(6)施加高能超声后，将熔体温度迅速降至520℃时对半固态浆料施加二次超声，时长60s，其余超声参数与前述步骤(5)相同。二次超声完后，立即对二次超声所得浆料进行水淬，水淬温度为20℃，水淬完后在40℃温度场干燥，即可制得晶粒细小的AZ91合金半固态组织。

本实施例条件下所制备的碳纳米管-AZ91材料半固态晶粒组织细小，平均晶粒尺寸相比同条件下的未添加Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块的基体合金降低了30.4％，平均形状系数亦相应改善了21.3％。

实施例3

一种制备碳纳米管材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，包括以下步骤：

(1)将适量外径为20-60nm、长度为10-30μm、纯度≥99.5％的碳纳米管与无水乙醇在烧杯中按每100ml乙醇混合3.5g碳纳米管进行混合，之后放入超声仪中进行超声分散处理3h，超声功率为480W，频率为45kHz；将纯度均≥99.9％、粒度均为100-200目的镁粉、铝粉和锌粉与无水乙醇在陶瓷容器中按每100ml乙醇混入18g镁粉、1.8g铝粉、0.2g锌粉通过机械搅拌进行混合3h，搅拌速度为160r/min；接着向超声后的碳纳米管乙醇分散液中均匀加入经混合分散的镁粉铝粉锌粉乙醇混合液，继续进行超声分散，功率为1200W，频率为40kHz，同时进行机械搅拌，搅拌速度为250r/min，持续时间3h得到混合液。

(2)将步骤(1)制备的混合液置于恒温加热磁力搅拌器上进行磁力搅拌，加热温度50℃，磁力搅拌速度为2000r/min，为避免混合粉末与CNTs出现分层现象，磁力搅拌需一直保持直至混合液呈糊状时才停止，然后放入真空干燥箱内于80℃烘干。

(3)将烘干的粉末放入真空热压烧结炉中进行烧结，烧结温度为450℃，热压压强为60MPa，保压时间为3h，得到Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块，其中CNTs质量百分比为10％，Al质量百分比为9％，Zn质量百分比为1％，余量为Mg，将预制块切成小颗粒并用铝箔纸包覆后备用。

(4)将AZ91基体合金(合金中Al的质量百分比为9.0％，Zn的质量百分比为1.0％，余量为Mg)切成小块后放入已干燥的石墨坩埚中，接着将坩埚放至电阻炉中加热至680℃，保温30min；此过程需充入氩气进行保护。

(5)待合金全部熔化后，加入占熔体质量的0.3wt.％的六氯乙烷进行精炼、扒渣。然后用钟罩将Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块压入合金熔体中，CNTs的加入量占合金熔体总重量的1.5wt.％。在加入预制块颗粒的同时施加高能超声：将超声变幅杆探头浸入合金熔体中，施加超声功率为3.2kW，频率为20kHz，时间为15min；整个超声过程全程充入氩气进行保护。

(6)施加高能超声后，将熔体温度迅速降至580℃时对半固态浆料施加二次超声，时长90s，其余超声参数与前述步骤(5)相同。二次超声完后，立即对二次超声所得浆料进行水淬，水淬温度为25℃，水淬完后在45℃温度场干燥，即可制得晶粒细小的AZ91合金半固态组织。

本实施例条件下所制备的碳纳米管-AZ91材料半固态晶粒组织细小，平均晶粒尺寸相比同条件下的未添加Mg-Al-Zn-CNTs中间预制块的基体合金降低了41.2％，平均形状系数亦相应改善了25.6％。

以上所描述的实施例仅为本发明优选实施例，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将碳纳米管与镁粉、铝粉和锌粉利用超声进行混合得到混合液；

2)将混合液在恒温加热磁力搅拌器作用下进行磁力搅拌，搅拌后放入真空干燥箱内烘干，烘干后的粉末放入真空热压烧结炉中烧结得到镁铝锌碳纳米管中间预制块，将预制块切成小颗粒并用铝箔纸包覆后备用；

3)将AZ91基体合金切成小块后放入石墨坩埚中，将坩埚放至电阻炉加热至620-680℃、保温25-30min将基体合金全部熔化，然后用钟罩将镁铝锌碳纳米管中间预制块压入合金熔体中，加入预制块的同时施加高能超声；

4)步骤3)所述高能超声完成后，将熔体温度迅速降至520-580℃保温并施加二次超声，超声时间为60-90s，结束后马上对二次超声所得浆料进行水淬，制得晶粒细小的半固态组织。

2.根据权利要求1所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，步骤1)所述混合的具体步骤为将碳纳米管与无水乙醇按每100ml乙醇混合2.5-3.5g碳纳米管进行混合，然后放入超声仪中进行超声分散处理2-3h，超声功率为400-480W，频率为35-45kHz；将镁粉、铝粉和锌粉与无水乙醇按每100ml乙醇混入17-19g镁粉、1.7-1.9g铝粉、0.18-0.20g锌粉通过机械搅拌进行混合2-3h，搅拌速度为120-160r/min；接着向超声后的碳纳米管乙醇分散液中均匀加入经混合分散的镁粉、铝粉和锌粉乙醇混合液，继续进行超声分散，功率为800-1200W，频率为35-45kHz，同时进行机械搅拌，搅拌速度为200-250r/min，持续时间2-3h。

3.根据权利要求2所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，所述碳纳米管外径为20-60nm，长度为10-30μm，纯度≥99.5％；所述镁粉、铝粉和锌粉纯度均≥99.9％，粒度均为100-200目。

4.根据权利要求1所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，步骤2)所述磁力搅拌加热温度为45-55℃，搅拌速度为1500-2000r/min；

特别地，为避免混合粉末与碳纳米管出现分层现象，磁力搅拌需一直保持直至混合液呈糊状时才停止。

5.根据权利要求1所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，步骤2)所述烧结其温度为400-450℃，热压压强为40-60MPa，保压时间为2-3h；

特别地，烧结后得到镁铝锌碳纳米管中间预制块中碳纳米管质量百分比为5％-10％，铝粉质量百分比为8.5％-9.5％，锌粉质量百分比为0.9％-1.0％，余量为镁。

6.根据权利要求1所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，步骤3)所述AZ91基体合金其各元素按重量百分比包括：铝8.5％-9.5％，锌0.9％-1.0％，余量为镁。

7.根据权利要求1所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，步骤3)压入镁铝锌碳纳米管中间预制块其中碳纳米管的加入量占合金熔体总量0.5-1.5wt.％。

8.根据权利要求1所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，步骤3)所述高能超声操作方法为将超声变幅杆探头浸入合金熔体中，施加超声功率为2.1-3.2kW，频率为18-22kHz，时间为10-15min；整个超声过程全程充入氩气进行保护。

9.根据权利要求1所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，步骤4)所述二次超声除时间外其他参数与步骤3)超声一致。

10.根据权利要求1所述一种制备碳纳米材料增强AZ91合金半固态浆料的方法，其特征在于，步骤4)所述水淬温度为20-30℃，水淬后还需放入40-50℃温度场进行干燥。