[發明專利]一種新型阻燃耐熱高強鎂基材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410091897.3
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103834840A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 鄧坤坤;蘇坤;尚栓軍;李建超;周珊珊;張立;張瀟;石巨巖;樊建鋒
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C32/00;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

????本發明涉及一種新型阻燃耐熱高強鎂基材料的制備方法，屬于金屬材料領域。

背景技術

為了降低汽車燃料的消耗和污染物的排放，鎂及其合金作為自然界中最輕的金屬材料在汽車工業中的應用越來越多，特別是Mg-Al系合金。鎂基復合材料易氧化、耐蝕性差、高溫性能及蠕變性能差。當使用溫度超過150℃時，Mg-Al系合金的強度急劇下降，限制了其使用范圍，為滿足汽車等零部件在中高溫工作環境下對輕質材料的需求，耐高溫低成本高強鎂基材料的開發，具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術的狀況，采用一種鑄造+攪拌+熱壓的方法，制成一種新的鎂基復合材料，使其具有較高的抗氧化性、高溫性能、蠕變性能及耐腐蝕性，擴大鎂基材料的應用范圍。

本發明的技術方案是：一種新型阻燃耐熱高強鎂基材料,Ca的質量占鎂鋁合金質量的0.5％-5％；SiC顆粒的體積分數占鎂鋁合金體積的1％-15％；因此鈣和SiC的質量是由鎂鋁合金所決定的。所述鎂鋁合金的化學成分是Al為（1％-9％），其余是Mg；SiC顆粒的粒徑≤10μm；

一種新型阻燃耐熱高強鎂基材料的制備方法包括如下步驟：

（1）將SiC顆粒在濃度為7.6％的HF酸蒸餾水溶液中浸泡24小時，然后用蒸餾水將SiC顆粒洗滌至中性，隨后在烘干箱中烘干，篩選出所需要的SiC顆粒尺寸；

（2）將SiC顆粒放入烘干爐中，將爐溫調到600℃，烘干時間為120min；

（3）在熔煉坩堝中撒入覆蓋劑（是鎂鋁合金重量的3‰-5‰），然后放入鎂鋁合金塊，并在鎂鋁合金塊上撒一層覆蓋劑（是鎂鋁合金重量的2‰-4‰），之后將溫度調至720℃；同時將純Ca用鋁箔包上放在熔煉爐上方進行預熱；上述覆蓋劑是由MgCl₂、KCl、NaCl、CaCl₂、BaCl₂組成，質量百分比分別是38％、37％、8％、8％、9％，撒覆蓋劑主要是為了防止材料的氧化；

（4）當鎂鋁合金塊剛開始熔化時，便立即通入保護氣體（保護氣成分為SF₆+CO₂氣體體積比為1:100），待鎂鋁合金塊完全熔化成液體后；

（5）將預熱的純Ca放入坩堝中，待其全部融化；

（6）將熔煉爐溫度調至592℃±5℃，待坩堝內鎂鋁合金溶液的溫度降至592℃±5℃后，扒渣，清除表面的氧化夾雜，然后將攪拌槳降落到熔液的中間位置，開動攪拌機攪拌，在熔體表面形成渦流后，快速加入預熱到600℃體積分數為1％-15％的SiC顆粒，再于半固態下攪拌25min，再升溫到750℃并保溫5min。停止攪拌，取出坩堝，澆注到已經預熱到400℃的模具當中；

（7）?取出鑄錠，使鑄錠在空氣中自然冷卻至室溫；

（8）將制得的SiC顆粒增強鎂基復合材料線切割制樣，擠壓料長度為50mm，并用砂紙打磨干凈；

（9）將擠壓料放入到爐溫為420℃的保溫爐中保溫30min后，放入擠壓模具中進行擠壓成型，擠壓設備為200t的液壓機，擠壓速率是3mm／s。

本發明的效果是：

本發明在鎂鋁合金中加入Ca?和SiC顆粒制得的鎂基復合材料，可以顯著提高其高溫性能、阻燃性和耐蝕性，加入SiC顆粒后的材料與未加SiC顆粒的材料相比第二相的分布發生了改變，第二相并不主要沿晶界分布，而是主要分布在SiC顆粒的表面及基體上，經過熱擠壓后第二相分布的更加均勻。由于鑄態鎂基復合材料存在晶粒粗大、縮孔和疏松等缺陷，會對其性能產生不利的影響，因此需對其進行熱擠壓，不但可以細化晶粒，而且可以使第二相顆粒更加細小均勻，強化效果更加明顯，進一步提高其力學性能，對于擴大鎂基材料的應用范圍具有重要意義。

本發明通過鑄造+攪拌+熱擠壓制得的含鈣元素的鎂基復合材料可以有效的改善鎂基復合材料的抗氧化性、高溫性能及蠕變性能，而且還可以提高鎂基復合材料的耐蝕性，并且對晶粒有一定的細化作用，是一種十分理想的新型阻燃耐熱高強鎂基材料的制備方法；有利于擴大鎂基材料的使用范圍，特別是鎂基材料在中高溫中的使用。

具體實施方式

實施例：鎂鋁合金的重量為1000g；Ca的含量為3％，SiC顆粒的平均粒徑為5μm、體積分數為10％。

制備方法：

一、材料準備