[發明專利]一種用于鑄造汽車零部件的納米TiO2改性的Mg-Al-Zn系鎂合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510651498.2
• 申請日: 2015-10-09
• 公開（公告）號: CN105369097A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 徐樂高;焦培峰;徐大兵
• 申請（專利權）人: 天長市興宇鑄造有限公司
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/02;C22C1/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及鎂合金材料制備技術領域，具體涉及一種用于鑄造汽車零部件的納米TiO₂改性的Mg-Al-Zn系鎂合金材料及其制備方法。

背景技術

鎂合金材料在汽車零部件制造領域應用較為廣泛，市場需求量也逐步攀升，鎂合金材料具有質量密度小、減振性能好、比強度和比剛度高、熔點低、鑄造性能好、更利用汽車輕量化等優點，雖然鎂合金材料具備這些優點，但是目前鎂合金材料在汽車中的應用還十分有限，導致這一現象的原因主要有：鎂合金存在高溫蠕變性差、不耐環境腐蝕；高性能鎂合金生產成本較高。

目前鎂合金的種類主要有Mg-Al-Zn系高韌性合金、Mg-Al系耐熱合金、Mg-Zn系耐熱合金以及Mg-Zn-RE、Mg-RE等幾種，其中Mg-Al系耐熱合金種類最多，加入不同的元素配比可以獲得不同性能特性的Mg-Al系列合金，這些合金材料固然存在其獨有的優勢，也存在一些缺陷，現有的問題主要集中在生產成本較高、材料利用率低等方面，在實際應用仍受到限制，因此，未來的研究方面主要集中在用部分其他元素代替稀土元素，以降低生產成本以及更高效的綜合各元素的強化作用，抑制單一元素的不良影響，改善單一的生產方式，獲得綜合性能更為優良的合金材料。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提供一種用于鑄造汽車零部件的納米TiO₂改性的Mg-Al-Zn系鎂合金材料及其制備方法，為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于鑄造汽車零部件的納米TiO₂改性的Mg-Al-Zn系鎂合金材料，其特征在于，該鎂合金材料由以下重量百分比的原料制成：Al粉3-5wt.%、Zn粉1-2wt.%、Ca粉0.1-0.2wt.%、Yb粉0.05-0.08wt.%、Sm粉0.8-1wt.%、納米TiO₂1-2%、聚乙烯吡咯烷酮0.01-0.02wt.%、無水乙醇適量、雜質元素≤0.01wt.%、余量為Mg粉。

所述的一種用于鑄造汽車零部件的納米TiO₂改性的Mg-Al-Zn系鎂合金材料的制備方法為：

（1）先將聚乙烯吡咯烷酮投入適量無水乙醇中，配制成聚乙烯吡咯烷酮無水乙醇，隨后投入納米TiO₂，高速攪拌分散使得納米TiO₂在溶液中完全分散均勻，隨后投入Mg粉，繼續攪拌分散20-30min后將混合漿料投入球磨機中研磨攪拌40-50min，最后將所得漿料經干燥處理，完全除去無水乙醇，所得混合粉體備用，其中無水乙醇與Mg粉的體積比為1-1.5:1；

（2）將步驟（1）制備得到的混合粉體與其它剩余物料混合，充分攪拌混合均勻后投入電阻爐中，在保護氣體氛圍下邊攪拌邊加熱至700-750℃進行熔煉處理，待物料完全熔融后保溫放置20-30min，最后將所得熔體澆注壓制成型，即得。

有益效果：本發明制備了Mg-Al-Zn系高耐熱合金,并在其中摻混了Yb、Sm兩種稀土元素，能進一步提高合金材料的耐熱、耐蝕性，改善加工性能，此外，以聚乙烯吡咯烷酮無水乙醇溶液作為介質，將納米二氧化鈦分散于其中，再將其與Mg粉混合研磨，從而將納米二氧化鈦均勻包裹分散于Mg粉中，在后續的熔煉過程中與其它金屬元素混合的也更為充分，從而達到高效穩定的改性效果，制備的鎂合金材料結構更為細致緊密，耐蝕性和耐磨性均得到提升，以此材料制備的汽車零部件加工性能和使用性能均得到改善。

具體實施方式

實施例

本實施例的鎂合金材料由以下重量份的原料制成：Al粉4wt.%、Zn粉1.5wt.%、Ca粉0.2wt.%、Yb粉0.06wt.%、Sm粉1wt.%、納米TiO₂1.5%、聚乙烯吡咯烷酮0.01wt.%、無水乙醇適量、雜質元素≤0.01wt.%、余量為Mg粉。

其制備方法為：

（1）先將聚乙烯吡咯烷酮投入適量無水乙醇中，配制成聚乙烯吡咯烷酮無水乙醇，隨后投入納米TiO₂，高速攪拌分散使得納米TiO₂在溶液中完全分散均勻，隨后投入Mg粉，繼續攪拌分散25min后將混合漿料投入球磨機中研磨攪拌45min，最后將所得漿料經干燥處理，完全除去無水乙醇，所得混合粉體備用，其中無水乙醇與Mg粉的體積比為1.2:1；