[發明專利]一種鎂/鎂固液復合鑄造成型方法

有效

• 申請號: 201410535184.1
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104368791A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 李宏祥;張濟山;莊林忠;趙康寧;聶新宇;劉君城
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D19/00
• 分類號: B22D19/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及一種鎂/鎂固液復合鑄造成型方法，屬于材料加工工程領域。

背景技術

鎂合金作為最輕的工業金屬結構材料，具有高比強度、高比剛度，優良的阻尼性能等許多特性，其產品在航空、航天、汽車及3C產品(計算機、通信、消費類電子)制造業等領域的應用日益廣泛。近年來，由于日益緊迫的汽車減重需求，鎂合金的低密度使得它在交通運輸領域再次產生了極強的吸引力，鎂合金的需求出現了一個快速增長期。然而，鎂合金相對較弱的強度和塑性以及高溫下的抗蠕變能力差等特點嚴重限制了它的廣泛應用。

金屬層狀復合材料是利用復合技術使兩種或兩種以上物理、化學、力學性能不同的金屬結合在一起的一種新型材料，它彌補了各組元的不足，綜合了各種材料的優點，通過對各組元合金的優化配合，可以實現整體性能的多樣性，己經廣泛應用于汽車、機械、船舶、冶金、礦山、環保設備和化工設備等方面。不銹鋼/鋁層狀復合材料既具有不銹鋼的優良耐蝕性、高強度、高塑性及表面光亮的特點，又具有鋁合金質量輕、成形性好及優良的導電、導熱性能。鈦/鋁層狀復合材料既具有鈦合金耐腐蝕、耐高溫、抗沖擊韌性高等優點，又具有鋁合金低比重、高熱導性等優勢，而且能夠減少鈦合金用量，大幅降低使用成本。然而目前關于鎂/鎂層狀復合材料的研究還鮮有報道。C.Y.Liu等采用復合軋制AZ31薄板，制成鎂/鎂層狀復合材料[C.Y.Liu,Q.Wang,Y.Z.Jia,R.Jing,B.Zhang,M.Z.Ma,R.P.Liu.Microstructures?and?mechanical?properties?of?Mg/Mg?and?Mg/Al/Mg?laminated?composites?prepared?via?warm?roll?bonding.Materials?Science?And?Engineering?A:556(2012)1-8]。Stephan?Reichelt等人采用ARB(Accumulative?Roll-Bonding)方法制成AZ31復合板，并通過測試剪切強度來探究影響復合強度的工藝參數[Stephan?Reichelt,Haitham?Saleh,Matthias?Schmidtchen,Rudolf?Kawalla.On?the?Bonding?Strength?of?Mg-Mg?and?Mg-AI?Material?Compounds.Materials?Science?Forum?Vols.783-786(2014)455-460]。上述制備的這些鎂/鎂金屬層狀復合材料，由于其明顯的界面脆性以及較差的彈塑性，導致結合強度并不高，在界面處容易開裂。

與此同時，層狀復合材料制備的關鍵在于復合技術的發展。常見的復合制備方法有鑄造復合法、軋制復合法、擠壓復合法、爆炸復合法和爆炸+軋制復合法等。復合鑄造是指將兩種或兩種以上具有不同性能的金屬材料鑄造成為一個完整的鑄件或鑄坯，使鑄件或材料的不同部位具有不同的性能，以滿足各種使用性能的要求。常規復合鑄造工藝有鑲鑄工藝、重力復合鑄造、離心復合鑄造，近年來出現了水平磁場制動復合連鑄法(LMF)、包覆層連續鑄造法(CPC)、電渣包覆鑄造法(ESSLM)、反向凝固連鑄復合法、復合線材鑄拉法、雙流連鑄梯度復合法、雙結晶器連鑄復合法、充芯連鑄法(CFC)等復合鑄造新技術和新工藝。然而，目前現有的鑄造方法尚沒有應用到鎂/鎂層狀復合材料的制備中。

發明內容

本發明的內容是克服現有技術的不足，用固-液復合法制備鎂/鎂復合鑄件，旨在解決現有工藝制備鎂/鎂復合材料存在的工藝復雜、重復性差、產品形狀和尺寸受到限制、界面反應層厚且不均勻、裂紋和孔洞等缺陷較多、界面結合強度不高等問題。

本發明的技術方案如下：

(1)將鎂合金(板材、型材、棒材、網)進行機加工得到需求的材料樣式；

(2)對預制的固體鎂合金棒表面進行化學清洗，去除表面的油污及氧化物；

(3)熔煉其他成分的鎂合金熔體，熔煉期間需要四氟化硫和二氧化碳混合氣體保護，直至鎂合金基體完全熔融；

(4)在鎂熔體中插入先前處理好的不同材料樣式的鎂合金，插鑄溫度控制在610～690℃；

(5)插入后保溫5min～15min，然后整體取出空冷至室溫。