[發明專利]一種增強型鎂釔釹合金層狀復合板的制備方法

有效

• 申請號: 201610470838.6
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN106111935B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 梁偉;聶慧慧;郝欣為;任曉霞;葉哲;駱毅
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;山西煤炭管理干部學院
• 主分類號: B22D17/00
• 分類號: B22D17/00;B22D21/04;C22C23/02
• 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

技術領域

本發明涉及一種增強型鎂釔釹合金層狀復合板的制備方法，屬有色金屬復合材料制備及應用的技術領域。

背景技術

鎂合金是有色金屬結構材料，常在航空、航天、電子、汽車、醫療衛生領域應用，鎂合金具有比強度高、比剛度高、減震性能好的優點，但也存在強度低、硬度差、耐腐蝕性差的弊端，極大地影響了鎂合金的應用范圍。

目前，為了增強鎂合金的力學性能，常在鎂合金中摻雜陶瓷顆粒、纖維或者晶須來提高鎂合金的力學性能；但由于應用領域不同，有些摻雜起不到增強力學性能的作用，還存在較多的技術弊端。

發明內容

發明目的

本發明的目的是針對背景技術的情況，以鎂合金為基體，摻雜稀土元素釔和釹，并在鎂合金外部熱壓包覆碳纖維布，制備出增強型鎂釔釹合金層狀復合板，以大幅度提高鎂合金基體及外部的力學性能，擴大鎂合金的使用范圍。

技術方案

本發明使用的化學物質為：鎂合金、釔、釹、碳纖維布、無水乙醇、氬氣，其準備用量如下：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

對制備使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度、含量控制；

(2)制備開合模具

開合式模具用模具鋼5CrMnMo材料制作，模具型腔為矩形，尺寸為200mm×100mm×250mm，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；

(3)預處理碳纖維布

①剪切碳纖維布，將碳纖維布按模具型腔尺寸進行剪切，尺寸為200mm×1mm×250mm，共兩塊；

②清洗碳纖維布，將剪切后的碳纖維布置于超聲波清洗器內，加入無水乙醇200mL，超聲波頻率28KHz，超聲波清洗時間15min；

③干燥，將清洗后的碳纖維布置于干燥箱中，干燥溫度100℃，干燥時間60min；

(4)切制鎂合金塊，將鎂合金塊置于鋼質平板上，用機械切制成塊狀，塊狀尺寸≤5mm×3mm×5mm；

(5)熔煉鎂釔釹合金

鎂釔釹合金的熔煉是在真空感應熔煉爐內進行的，是在中頻感應加熱、氬氣保護下完成的；

①清理真空感應熔煉爐及熔煉坩堝,用金屬鏟、金屬刷清理熔煉坩堝，使其清潔；

用無水乙醇清洗熔煉坩堝，使其潔凈；

用氬氣清理爐腔，驅除爐腔內有害氣體；

②備料、加料

稱取鎂合金500g±0.01g、釔10g±0.01g、釹15g±0.01g，加入熔煉坩堝中；

③關閉真空感應熔煉爐，并密閉；

④開啟真空泵，抽取爐內空氣，使爐內壓強達到6Pa；

⑤開啟氬氣瓶，向爐內輸入氬氣，氬氣輸入速度200cm³/min，使爐內壓強恒定在10⁵Pa；

⑥開啟中頻感應加熱器，加熱熔煉坩堝內的鎂合金、釔、釹，熔煉溫度700℃±2℃，熔煉時間120min，并恒溫保溫靜置30min，成增強型鎂釔釹合金熔液；

鎂合金、釔、釹在熔煉過程中將進行合金化反應，反應方程式如下：

式中：Mg_91.4Al_8.2Zn_0.4YNd為鎂釔釹合金熔液

(6)壓鑄增強型鎂釔釹合金層狀復合板

鎂釔釹層狀復合板的壓鑄成型是在熱壓機上進行的，是在開合式模具內，加熱、加壓下完成的；

①將預制的開合式模具垂直置于熱壓機的加熱工作臺上，開啟加熱工作臺，預熱開合式模具，預熱溫度400℃，預熱時間100min；

②將預處理的碳纖維布一塊平展置于開合式模具底部的下墊板上；

③打開真空感應熔煉爐，取出熔煉坩堝，將熔煉的鎂釔釹合金液對準模具型腔進行澆鑄，澆滿為止；

④將預處理的另一塊碳纖維布平展置于鎂釔釹合金液的上部，并用上壓板壓牢；

⑤將熱壓機的上部壓塊垂直對準開合式模具，開啟壓力電機，對開合式模具的鎂釔釹合金液進行施壓，施壓壓強3MPa，施壓時間5min；

⑥關閉熱壓機加熱工作臺上的加熱器，停止加熱；

開合式模具內的鎂釔釹合金液在施壓過程中冷卻至100℃；

⑦開模，打開開合式模具，取出熱壓成型后的鎂釔釹合金板；