[发明专利]一种准晶增强型镁基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种准晶增强型镁基复合材料的制备方法，是针对镁基材料存在硬度低、抗拉强度低的情况，以镁合金为基体、镁锌钇准晶为增强剂，经在真空熔炼炉熔炼、半固态铸造、挤压成型，制成准晶增强型镁基复合材料，此制备方法工艺先进，工序严密，数据精确翔实，制备的准晶增强型镁基复合材料硬度达88.9HV，抗拉强度达235MPa，延伸率为10.5％，是先进的准晶增强型镁基复合材料的制备方法。

主权项

1.一种准晶增强型镁基复合材料的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁合金、镁锌钇中间合金、氧化锌、水玻璃、氩气、丙酮、去离子水、铝箔，其组合准备用量如下：以克、毫升、cm³为计量单位镁合金：MgAlZn                   2000g±0.1g镁锌钇中间合金：MgZnY            100g±0.1g氧化锌：ZnO                      100g±1g铝箔：Al                         500mm×0.5mm×500mm丙酮：C₃H₆O                       300mL±10 mL去离子水：H₂O                     1000mL±50mL水玻璃：Na₂SiO₃·9H₂O              10g±1g氩气：Ar                          800000cm³±100cm³制备方法如下：（1）制备开合式模具①制备开合式浇铸模具开合式浇铸模具用不锈钢材料制作，模具型腔呈矩形，型腔尺寸为120mm×30mm×50mm，型腔表面粗糙度为Ra0.08‑0.16μm；②制备开合式挤压模具开合式挤压模具用铬钼钢制作，模具型腔呈矩形，型腔尺寸为120mm×30mm×50mm，型腔表面粗糙度为Ra0.08‑0.16μm；（2）配制涂覆剂称取氧化锌50g±1g、水玻璃10g±1g，量取去离子水500mL±1mL，加入混浆机中进行搅拌，搅拌转数50r/min，搅拌时间80min；搅拌后成乳白色悬浮状液体，即涂覆剂；（3）预处理镁锌钇准晶①球磨，将镁锌钇中间合金100g±0.1g置于球磨机的球磨罐内，进行球磨，球磨时间4h，球磨后成镁锌钇细粉；②超声波分散清洗，将球磨后的细粉置于烧杯中，然后加入丙酮300mL，混合；将烧杯置于超声波分散仪中，进行超声波分散清洗，超声波频率40kHz，超声波分散时间100min，成混合液；③抽滤，将混合液置于抽滤瓶的布式漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，留存滤饼，弃去清洗液；④真空干燥，将滤饼置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度100℃，真空度2Pa，干燥时间60min，干燥后成镁锌钇中间合金细粉；（4）预处理镁合金①将镁合金块体用机械切制成小块体，小块体尺寸≤50mm×50mm×50mm；②用铝箔包覆切割后的镁合金块；③预热，将包覆的镁合金块置于加热炉内预热，预热温度180℃，预热时间20min；（5）熔炼制备准晶增强型半固态镁基复合材料准晶增强半固态镁基复合材料的熔炼是在真空熔炼炉内进行的，是在中频感应加热、通入保护气体的过程中完成的；①打开真空熔炼炉，清理熔炼坩埚内部，并用丙酮清洗，使坩埚内部洁净；将包覆铝箔的镁合金块2000g置于坩埚底部；②关闭真空熔炼炉，抽取炉内空气，使炉内压强达2Pa；③向炉内输入氩气，氩气输入速度200cm³/min，使炉内压强恒定在1个大气压；④开启中频感应加热器，加热温度760℃±2℃，恒温搅拌时间10min；⑤用铝箔包裹镁锌钇中间合金100g±0.1g，从真空熔炼炉的送料口输送至熔炼坩埚内；继续加热熔炼，继续用搅拌器搅拌，时间为10min，成合金熔液；⑥浇铸成型停止加热，合金熔液在坩埚内静置10min；打开真空熔炼炉，取出熔炼坩埚，对准蛇形浇道进行浇铸，蛇形浇道连通浇铸模具；合金溶液在蛇行通道内逐渐冷却，成半固态状；半固态熔液进入浇铸模具型腔，浇满为止，即完成了浇铸成型；⑦保温，通过蛇形通道浇注得到的半固态浆料在保温炉中保温，保温温度为580℃；（6）挤压成型挤压成型是在立式挤压铸造机上进行的；将开合式挤压模具凹模垂直置于挤压机的工作台上；将在保温炉中保温的半固态浆料浇入到挤压模具的凹模中；将凸模垂直于挤压机上部，并对准凹模；开启挤压机，凸模垂直对凹模内的铸件进行挤压，挤压压强为100MPa，保压时间20s；挤压后即为准晶增强型半固态镁基复合材料；（7）脱模，挤压后退出挤压凸模，打开凹模开合架，取出铸件，在空气中冷却至25℃，即为准晶增强镁基复合材料块体；（8）检测、分析、表征对制备的准晶增强镁基复合材料的形貌、色泽、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征；用扫描电子显微镜进行形貌分析；用金相分析仪进行金相组织分析；用X射线衍射仪进行衍射强度分析；用微机控制电子万能试验机进行抗拉强度分析；结论：准晶增强型镁基复合材料为矩形块体，其硬度达88.9HV，抗拉强度达235MPa，延伸率为10.5%。