[發(fā)明專利]一種汽車輪轂用高強(qiáng)耐蝕鎂合金復(fù)合材料及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710788115.5 | 申請日： | 2017-09-05 |
| 公開（公告）號： | CN107488801B | 公開（公告）日： | 2018-04-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 鄭洋;臧立彬;陳勇 | 申請（專利權(quán)）人： | 河北工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | C22C23/06 | 分類號： | C22C23/06;C22C23/02;C22C23/00;C22C32/00;C23C14/48;C23C14/08;C23C14/58;B60B27/00 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 汽車 輪轂 高強(qiáng) 鎂合金 復(fù)合材料 及其 制備 方法 | ||
1.一種汽車輪轂用高強(qiáng)耐蝕鎂合金復(fù)合材料，其特征為該復(fù)合材料的組成包括基體和其表面涂層；所述的基體為鎂合金，以重量百分比計，包含以下成分：Zn 1～5％、Al 4～12％、Y 6～15％、TaC顆粒10～30％，其余為Mg；所述表面涂層為以離子注入沉積方法形成的ZrO2涂層，所述ZrO2涂層厚度為3～8μm，具有梯度結(jié)構(gòu)，外層為ZrO2沉積層，內(nèi)層為ZrO2/MgO注入層。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂用高強(qiáng)耐蝕鎂合金復(fù)合材料，其特征為所述鎂合金成分以重量百分比計為：Zn 2～4％、Al 6～10％、Y 8～14％、增強(qiáng)相TaC顆粒15～25％，其余為Mg。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂用高強(qiáng)耐蝕鎂合金復(fù)合材料，其特征為所述的汽車輪轂用高強(qiáng)耐蝕鎂合金復(fù)合材料屈服強(qiáng)度為225～250MPa，抗拉強(qiáng)度為270～290MPa；自腐蝕電位為-1.07～-0.47V，自腐蝕電流密度為1.0×10-5～1.0×10-6A/cm2；涂層與基體間結(jié)合強(qiáng)度為12～16N。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂用高強(qiáng)耐蝕鎂合金復(fù)合材料的制備方法，其特征首先采用真空感應(yīng)熔煉方法制備TaC/Mg-Zn-Al-Y鎂合金復(fù)合材料，然后利用離子注入沉積方法在基體表面制備ZrO2梯度涂層，最后采用二級連續(xù)熱處理方法促進(jìn)材料內(nèi)部強(qiáng)化相形成以及涂層/基體界面處元素擴(kuò)散。
5.如權(quán)利要求4所述的汽車輪轂用高強(qiáng)耐蝕鎂合金復(fù)合材料的制備方法，其特征為包括如下步驟：
第一步：TaC/Mg-Zn-Al-Y鎂合金復(fù)合材料的熔煉
將高純原材料Mg、Zn、Al、Y分別在丙酮和無水乙醇中超聲清洗后，冷風(fēng)干燥，將其置于真空感應(yīng)加熱爐中，抽真空至1×10-4Pa，加熱得到合金熔體并保溫后，然后向合金熔體中加入TaC顆粒，TaC顆粒尺寸為40±5nm之間，磁攪拌后冷卻，得到TaC/Mg-Zn-Al-Y鎂合金復(fù)合材料；
其中，Mg的純度為99.95％，Zn、Al和Y的純度均為99.9％；以Mg、Zn、Al、Y和TaC顆粒的質(zhì)量之和為總質(zhì)量計，各物料的的質(zhì)量百分比為：Zn1～5％、Al4～12％、Y6～15％、10～30wt.％的TaC顆粒，其余為Mg；
第二步：表面預(yù)處理
將第一步制備的TaC/Mg-Zn-Al-Y鎂合金復(fù)合材料表面進(jìn)行機(jī)械拋光，分別在500#、1000#、1500#和2000#水砂紙上進(jìn)行打磨，去除表面雜質(zhì)，然后利用Al2O3懸浮液浸潤的尼龍布對表面進(jìn)行拋光，隨后在無水乙醇中超聲清洗，冷風(fēng)晾干；
第三步：離子注入沉積制備ZrO2涂層
(A)將第二步制備的試樣放入離子注入沉積復(fù)合鍍膜機(jī)中進(jìn)行鋯離子注入，離子注入選擇純鋯作為陰極靶源，在真空度5×10-4Pa起弧，鋯離子注入同時通入高純氧氣，氧氣流量5～20sccm，能量10～45KeV，時間20～60min，電流2～10mA，從而得到注入層；
(B)將鋯離子注入后試樣進(jìn)行鋯等離子體沉積，等離子體沉積選擇純鋯作為陰極靶源，在真空度5×10-4Pa起弧，鋯等離子體沉積同時通入高純氧氣，氧氣流量10～20sccm，負(fù)偏壓-90～-160V，沉積電流500～800mA，沉積時間45～75min，樣品臺轉(zhuǎn)速12r/min，等離子體線束與樣品臺法線夾角45°，得到帶涂層TaC/Mg-Zn-Al-Y鎂合金復(fù)合材料；
第四步：鍍膜后熱處理
將第三步制備的帶涂層TaC/Mg-Zn-Al-Y鎂合金復(fù)合材料放入馬弗爐中進(jìn)行熱處理，所述熱處理包括兩個連續(xù)過程，首先，第一級熱處理工藝：在350～450℃溫度，保溫120～240min，然后，第二級熱處理工藝：在150～250℃溫度，保溫320～480min，最后在60±5℃熱水中淬火。
6.如權(quán)利要求5所述的汽車輪轂用高強(qiáng)耐蝕鎂合金復(fù)合材料的制備方法，其特征為合金元素按重量百分比計，其含量范圍為：Zn 2～4％、Al 6～10％、Y 8～14％，TaC顆粒的加入量為15～25wt.％，其余為Mg。
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