[發(fā)明專利]一種漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410747477.6
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104357693A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉恩洋;于思榮;初宏超;李凡國;張善保;李景達;袁明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/10;C22C23/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域:

本發(fā)明屬于新型金屬基復合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的制備方法，以提高漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的強度和硬度。

背景技術(shù)：

鎂是現(xiàn)今已知的常用結(jié)構(gòu)材料中最輕的金屬，在實現(xiàn)交通工具輕量化、降低能源消耗、減少環(huán)境污染等方面具有顯著的作用，但鎂合金的強度較低、耐磨性較差，在一定程度上限制了其應用。鎂基復合材料具有高的比強度和比剛度，能改善鎂合金的耐熱和耐磨性能，是汽車及航空航天等領(lǐng)域中最有希望采用的一種金屬基復合材料。

漂珠是火力發(fā)電廠煤粉燃燒形成的粉煤灰中含有的一種空心陶瓷顆粒，質(zhì)量含量約為1％～3％，其形狀為圓球形薄壁空心顆粒，色澤為銀白色，顆粒尺寸與冷卻速度有關(guān)，一般為1-400μm。漂珠的主要組成相為SiO₂和Al₂O₃，其中SiO₂質(zhì)量含量接近70％。長期以來，電廠粉煤灰漂珠主要用來制造耐火磚、鑄造保溫冒口以及保溫隔熱材料等低附加值產(chǎn)品，難以實現(xiàn)較高的價值。將漂珠引入到鎂合金復合材料的制備中，生產(chǎn)高性能低成本的鎂基復合材料，既能改善鎂合金的綜合性能，又能消耗電廠副產(chǎn)品，具有顯著的環(huán)保意義，是一種實現(xiàn)節(jié)能減排、綠色制造的有效途徑。

稀土元素Y具有獨特的核外電子排布，添加在鎂合金中可以起到多種作用。《特種鑄造及有色合金》雜志2006年第26卷第5期第260-263頁刊登了上海交通大學撰寫的“Y對AZ91D鎂合金組織及力學性能的影響”的論文公開了稀土元素Y對AZ91D鎂合金鑄態(tài)及熱處理態(tài)的組織和力學性能的影響，研究結(jié)果表明加入一定量的Y可以細化晶粒，提高AZ91D鎂合金的力學性能；中國專利公開號為CN103121095A，公開日為2013年5月29日，申請日為2013年3月12日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“AZ91D稀土鎂合金的擠壓鑄造制備工藝”，申請人為中北大學的專利中向AZ91D鎂合金中添加稀土Y，并采用擠壓鑄造的制備工藝，以解決現(xiàn)有鎂合金制備過程中易產(chǎn)生氣孔、壓鑄異型鑄件困難且影響鎂合金力學性能的問題。因此，尋求一種漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的制備方法，進一步提高漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的壓縮強度和硬度。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設計提供一種漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的制備方法，通過向復合材料中添加稀土Y元素，并在一定條件下熔煉和澆注，得到高性能的漂珠/AZ91D鎂合金復合材料，而且加入的稀土元素Y不僅改善基體的合金組織，而且作為表面活性元素增加漂珠和鎂合金的界面潤濕性和界面結(jié)合強度，從而提高漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的強度和硬度。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制備漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的具體工藝過程為：

(1)、先用分樣篩篩選漂珠，得到粒徑為1-150μm的漂珠，再用濃度為1.0-2.0mol/L氫氧化鈉溶液清洗漂珠，去除漂珠表面的雜質(zhì)，然后用蒸餾水清洗后放入烘干箱中烘干得到烘干后的漂珠；

(2)、將坩堝放在電阻爐中，電阻爐的爐溫設定為700-750℃，再將AZ91D鎂合金加入坩堝進行熔化，并通入SF₆體積分數(shù)為3％的SF₆+CO₂保護氣；

(3)、鎂合金熔化后，加入Mg-Y中間合金得到鎂合金熔體，使Y的質(zhì)量分數(shù)為0.2％-1.2％；

(4)、對烘干后的漂珠預熱至300-500℃得到預熱后的漂珠；

(5)、將鎂合金熔體降溫至585-595℃，加入預熱后的漂珠，使漂珠的質(zhì)量分數(shù)為0.5％-12％，并攪拌2-5min后升溫至715-725℃，繼續(xù)攪拌1min后，扒渣并進行澆注，即制備得到漂珠/AZ91D鎂合金復合材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過加入稀土元素使漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的壓縮強度和硬度得到明顯的提高，與不添加稀土元素的復合材料相比，其壓縮強度和硬度分別提高7.4％和15.3％；其制備工藝簡單，原料價格低廉，對設備和試驗條件要求不高，操作簡單，實用性強，能耗低，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，在汽車、航空航天、電子等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景，也能推廣到漂珠與其它鎂合金復合材料的制備工藝中。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明制備的漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的金相照片。

具體實施方式：

下面結(jié)合具體實例并通過附圖對本發(fā)明做進一步說明。

實施例1：