[发明专利]一种漂珠/AZ91D镁合金复合材料的制备方法

说明书

技术领域:

本发明属于新型金属基复合材料制备技术领域，涉及一种漂珠/AZ91D镁合金复合材料的制备方法，以提高漂珠/AZ91D镁合金复合材料的强度和硬度。

背景技术：

镁是现今已知的常用结构材料中最轻的金属，在实现交通工具轻量化、降低能源消耗、减少环境污染等方面具有显著的作用，但镁合金的强度较低、耐磨性较差，在一定程度上限制了其应用。镁基复合材料具有高的比强度和比刚度，能改善镁合金的耐热和耐磨性能，是汽车及航空航天等领域中最有希望采用的一种金属基复合材料。

漂珠是火力发电厂煤粉燃烧形成的粉煤灰中含有的一种空心陶瓷颗粒，质量含量约为1％～3％，其形状为圆球形薄壁空心颗粒，色泽为银白色，颗粒尺寸与冷却速度有关，一般为1-400μm。漂珠的主要组成相为SiO₂和Al₂O₃，其中SiO₂质量含量接近70％。长期以来，电厂粉煤灰漂珠主要用来制造耐火砖、铸造保温冒口以及保温隔热材料等低附加值产品，难以实现较高的价值。将漂珠引入到镁合金复合材料的制备中，生产高性能低成本的镁基复合材料，既能改善镁合金的综合性能，又能消耗电厂副产品，具有显著的环保意义，是一种实现节能减排、绿色制造的有效途径。

稀土元素Y具有独特的核外电子排布，添加在镁合金中可以起到多种作用。《特种铸造及有色合金》杂志2006年第26卷第5期第260-263页刊登了上海交通大学撰写的“Y对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响”的论文公开了稀土元素Y对AZ91D镁合金铸态及热处理态的组织和力学性能的影响，研究结果表明加入一定量的Y可以细化晶粒，提高AZ91D镁合金的力学性能；中国专利公开号为CN103121095A，公开日为2013年5月29日，申请日为2013年3月12日，发明创造名称为“AZ91D稀土镁合金的挤压铸造制备工艺”，申请人为中北大学的专利中向AZ91D镁合金中添加稀土Y，并采用挤压铸造的制备工艺，以解决现有镁合金制备过程中易产生气孔、压铸异型铸件困难且影响镁合金力学性能的问题。因此，寻求一种漂珠/AZ91D镁合金复合材料的制备方法，进一步提高漂珠/AZ91D镁合金复合材料的压缩强度和硬度。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种漂珠/AZ91D镁合金复合材料的制备方法，通过向复合材料中添加稀土Y元素，并在一定条件下熔炼和浇注，得到高性能的漂珠/AZ91D镁合金复合材料，而且加入的稀土元素Y不仅改善基体的合金组织，而且作为表面活性元素增加漂珠和镁合金的界面润湿性和界面结合强度，从而提高漂珠/AZ91D镁合金复合材料的强度和硬度。

为了实现上述目的，本发明制备漂珠/AZ91D镁合金复合材料的具体工艺过程为：

(1)、先用分样筛筛选漂珠，得到粒径为1-150μm的漂珠，再用浓度为1.0-2.0mol/L氢氧化钠溶液清洗漂珠，去除漂珠表面的杂质，然后用蒸馏水清洗后放入烘干箱中烘干得到烘干后的漂珠；

(2)、将坩埚放在电阻炉中，电阻炉的炉温设定为700-750℃，再将AZ91D镁合金加入坩埚进行熔化，并通入SF₆体积分数为3％的SF₆+CO₂保护气；

(3)、镁合金熔化后，加入Mg-Y中间合金得到镁合金熔体，使Y的质量分数为0.2％-1.2％；

(4)、对烘干后的漂珠预热至300-500℃得到预热后的漂珠；

(5)、将镁合金熔体降温至585-595℃，加入预热后的漂珠，使漂珠的质量分数为0.5％-12％，并搅拌2-5min后升温至715-725℃，继续搅拌1min后，扒渣并进行浇注，即制备得到漂珠/AZ91D镁合金复合材料。

本发明与现有技术相比，通过加入稀土元素使漂珠/AZ91D镁合金复合材料的压缩强度和硬度得到明显的提高，与不添加稀土元素的复合材料相比，其压缩强度和硬度分别提高7.4％和15.3％；其制备工艺简单，原料价格低廉，对设备和试验条件要求不高，操作简单，实用性强，能耗低，环境友好，易于工业化生产，在汽车、航空航天、电子等领域有着广阔的应用前景，也能推广到漂珠与其它镁合金复合材料的制备工艺中。

附图说明：

图1为本发明制备的漂珠/AZ91D镁合金复合材料的金相照片。

具体实施方式：

下面结合具体实例并通过附图对本发明做进一步说明。

实施例1：