[發明專利]一種增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒的制備方法

有效

• 申請號: 201310428286.9
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103464727A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 鄧坤坤;李建超;周珊珊;尚栓軍;石巨巖;梁偉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B22D19/14
• 分類號: B22D19/14;B22D19/08;C22F1/06
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

1.?一種增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒的制備方法，其特征在于：使用的化學物質材料為：鎂合金棒、鎂合金塊、碳化硅、氫氟酸、去離子水、二氧化碳，其組合準備用量如下：以克、毫升、毫米、厘米³?為計量單位

制備方法如下：

（1）精選化學物質材料

對制備所需的化學物質材料進行精選，并進行質量純度、濃度控制：????

（2）預處理碳化硅

①?配置氫氟酸水溶液

量取氫氟酸80mL?±?0.1mL、去離子水720mL±0.1mL，置于燒杯中，攪拌5min，成2.24mol/L的氫氟酸水溶液；

②?稱取碳化硅粉體顆粒294g±0.1g，加入燒杯中，然后加入氫氟酸水溶液800mL±0.1mL，浸泡24h，攪拌后成碳化硅混合液；

③?抽濾

將碳化硅混合液置于抽濾瓶的布氏漏斗中，用微孔濾膜進行抽濾，濾膜上留存產物濾餅，廢液抽至濾瓶中；

④?去離子水洗滌、抽濾

將產物濾餅置于燒杯中，加入去離子水1000mL，攪拌洗滌5min，成混合液；然后將混合液置于抽濾瓶的布氏漏斗中，用微孔濾膜進行抽濾，濾膜上留存產物濾餅，廢液抽至濾瓶中；重復洗滌、抽濾，直至廢液的PH值為7；

⑤?干燥

將洗滌后的產物濾餅置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥溫度80℃，干燥時間720min；

然后將干燥溫度調至120℃，繼續干燥120min；干燥后成碳化硅顆粒，顆粒直徑≤0.3μm；

（3）預處理鎂合金棒

①?將Ф60mm×100mm的鎂合金棒表面用砂紙進行打磨，使表面光滑；

②?將鎂合金棒置于電阻加熱爐中預熱，預熱溫度105℃±5℃，恒溫保溫時間90min，以消除表面水汽；

（4）預處理鎂合金塊

將鎂合金塊1500g±0.1g置于電阻加熱爐中預熱，預熱溫度105℃±5℃，恒溫保溫時間90min，以消除表面水汽；

（5）熔煉制備增強型鎂合金錠

增強型鎂合金錠的制備是在熔煉爐中進行的，是在加熱熔煉、摻雜碳化硅顆粒、二氧化碳保護下完成的；

①?預熱碳化硅顆粒

將預處理后的碳化硅顆粒置于石英容器中，然后置于預熱爐中預熱，預熱溫度400℃±5℃，預熱時間120min；

②?清理熔煉坩堝

用金屬鏟、金屬刷清理熔煉坩堝內壁，使其潔凈；然后用去離子水擦洗熔煉坩堝內壁，使其潔凈，擦洗后晾干；

③?將預處理后的鎂合金塊置于熔煉坩堝中；

④?開啟熔煉爐，使坩堝內溫度逐漸升至700℃±?5℃，同時向熔煉坩堝內輸入二氧化碳，輸入速度1000cm³/min；使熔煉坩堝內的鎂合金塊熔化，成熔液；然后停止加熱，將溫度調至592℃±5℃，并開動攪拌器對熔液進行攪拌；

⑤?加入碳化硅顆粒

將預熱的碳化硅顆粒加入熔液中，攪拌15min，然后溫度升溫至700℃±5℃，恒溫保溫5min；

⑥?澆鑄成錠，并加壓冷卻

預熱模具，將預制的開合式筒形模具置于預熱爐中預熱，預熱溫度400℃±5℃；

將熔煉坩堝中的混合熔液對準模具型腔進行澆注，澆滿為止，然后進行自然冷卻；

當鑄錠冷卻至600℃±5℃時，將開合式筒形模具及其內的鎂合金鑄錠移至壓力機上施壓，壓力壓強為100?MPa；

在加壓過程中冷卻至420℃時，停止施壓，打開開合架，取出鑄錠，使鑄錠在空氣中自然冷卻至25℃，鑄錠為增強型鎂合金錠；

（6）增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒

增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒是在壓力機上進行的，是在開合式圓筒形模具內、在加熱、施壓過程中完成的；

①?預制增強型鎂合金塊

將澆鑄成型的增強型鎂合金錠進行切割，成Ф80mm×44mm的圓柱形鎂合金塊；

②?置放開合式筒形模具

將開合式筒形模具垂直置于壓力機底座上的電阻加熱工作臺上；

③?將增強型鎂合金塊垂直置于筒形模具底部；

④?開啟電阻加熱工作臺，加熱增強型鎂合金塊，使模具內溫度逐漸升至580℃±5℃，同時向開合式筒形模具內通入二氧化碳，氣體輸入速度為1000cm³/min，恒溫保溫15min；

⑤?將圓環形固定支架置于開合式模具內的增強型鎂合金塊上；

⑥?將鎂合金棒垂直置于模具內圓環形固定支架內，將墊塊垂直壓住鎂合金棒，將壓頭垂直壓住墊塊，將壓塊置于壓頭上；

⑦?將壓力機的上壓頭垂直壓住壓塊；

⑧?開啟壓力機，使上壓頭、壓塊和壓頭對準鎂合金棒施壓，控制壓頭移動速率為1mm/s；?

⑨?在施壓過程中，鎂合金棒逐漸壓入加熱狀態的增強型鎂合金塊中，增強型鎂合金塊進行塑性變形，形成增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒，當增強型鎂合金塊完全包覆鎂合金棒時，即完成了加熱、擠壓、包覆的全過程；

⑩??關閉電阻加熱工作臺，停止加熱；關閉壓力機，停止施壓；使增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒自然冷卻至25℃，關閉二氧化碳閥；

?打開開合式筒形模具，取出增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒；

（7）退火處理

將增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒置于電阻加熱爐中進行退火處理，退火溫度100℃±5℃，退火時間60min；

（8）?機械切制、清理

將退火后的增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒兩端機械切掉未完全包覆部分，然后用砂紙打磨其表面，使表面光潔，得到增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒，圓柱體外部為增強型鎂合金塊，內部為鎂合金棒，呈圓環形包覆狀；

（9）檢測、分析和表征

對制備的增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒的形貌、成分、物理化學性能、力學性能進行檢測、分析和表征；

用S-3000型掃描電子顯微鏡進行顯微組織分析；

用Instron5569型萬能試驗機進行力學性能測試；

用EM-1500TK型顯微維氏硬度計測試材料的硬度

結論：增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒為圓柱形，外部為增強型鎂合金塊包覆層，呈圓環狀，內部為鎂合金棒，呈圓柱狀，圓柱與圓環結合牢固，致密性好，鎂合金棒硬度為74.43Hv，結合界面處硬度為86.97Hv，增強型鎂合金包覆層硬度為104.77Hv；

?（10）儲存

對制備的增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒產品用軟質材料包裝，儲存于陰涼干燥環境，要防潮、防曬、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度20℃，相對濕度≤10%。

2.?根據權利要求1所述的一種增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒的制備方法，其特征在于：增強型鎂合金塊包覆鎂合金棒是在壓力機上進行的，是在開合式筒形模具內、在加熱、二氧化碳保護、施壓過程中完成的；

在壓力機底座（25）的左部設有左立柱（8）、右部設有右立柱（18），左立柱(8)、右立柱（18）上部為壓力機頂座（15），在壓力機頂座（15）上部設有壓力電機（16）；在壓力機底座（25）上部設有電阻加熱工作臺（22），在電阻加熱工作臺（22）上部垂直放置開合式筒形模具（9），開合式筒形模具（9）由4個開合架（10）固定；在開合式筒形模具（9）內垂直置放鎂合金塊（21），鎂合金塊（21）上部垂直置放鎂合金棒（19），鎂合金棒（19）由圓環形固定支架（20）固定定位；鎂合金棒（19）上部由墊塊（11）平行壓住，墊塊（11）上部由壓頭（12）壓牢，在壓頭（12）上部為壓塊（13），壓塊（13）上部與壓力機上壓頭（14）接觸，上壓頭（14）與壓力電機（16）聯接；在壓力機底座（25）的左部設有電控箱（1），在電控箱（1）上設有顯示屏（7）、指示燈（6）、電源開關（5）、加熱溫度控制器（3）、壓力電機調控器（2），電控箱（1）通過導線（4）與壓力機的壓力電機（16）、電阻加熱工作臺（22）聯接；在壓力機的右側設有二氧化碳瓶（26），二氧化碳瓶（26）通過二氧化碳閥（24）和二氧化碳管（23）聯通開合式筒形模具（9）。