[發(fā)明專利]一種鋁鎂合金鑄錠及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710847162.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107653408A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常峰;夏建強;徐宏;王明杰
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽恒利增材制造科技有限公司
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/10;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所11308
• 代理人: 范奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金領(lǐng)域，具體涉及一種鋁鎂合金鑄錠及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其比強度、比剛度均很高，比彈性模量與高強鋁合金、合金鋼的大致相同，同時具有良好的阻尼性能。因而利用鎂合金材料可以充分發(fā)揮出該材料電磁屏蔽效果好、重量小、減震能力強、易于成型的特點，截至目前為止，鎂合金材料在航空航天科學領(lǐng)域和汽車制造等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，鎂合金材料具必定會有更加廣闊的應(yīng)用前景和使用價值。

這些年來隨著中國汽車市場消費水平的日益提高，中國汽車的保有量有了大幅度的提升，而鎂合金使用在汽車制造材料上，可以有效的降低汽車的整體質(zhì)量，提升汽車的性能，具有節(jié)能環(huán)保的作用，這也活躍了鎂合金市場的發(fā)展，此外，在有色金屬行業(yè)中，鎂合金作為子行業(yè)，在中國制造業(yè)的發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的作用，也可以借助制造業(yè)升級來提升競爭力。鎂合金工產(chǎn)業(yè)是一種材料密集型的行業(yè)，其受技術(shù)因素影響較大，因此鑄造鎂合金技術(shù)的研究對于鎂合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

不過鎂合金在使用過程中也暴露出了較多的缺點，比如鎂合金的韌性和塑性較差，在高溫下表現(xiàn)的性能不好，耐腐蝕能力也不強，這些缺點限制了鎂合金的使用，是以提高鎂合金的強度、耐腐蝕性等是當前鎂合金技術(shù)研究的主要內(nèi)容，本發(fā)明使用稀土氧化物修飾的石墨烯增強鋁鎂合金，再添加Al-Ti-C-B中間合金，不僅可以細化組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)還可以提高合金的耐腐蝕性能，使得制備出的合金材料綜合性能較好。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上目的，本發(fā)明公開了一種鋁鎂合金鑄錠及其制備方法，通過添加稀土氧化物修飾的石墨烯和中間合金，使得制備的合金的耐腐蝕性能和機械性能等都有所改善。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鋁鎂合金鑄錠，由以下質(zhì)量百分比的原料組成：石墨烯復合材料1.2-2.0％，鋁3.8-5.2％，鋅0.6-0.9％，錳0.2-0.4％，Al-Ti-C-B中間合金0.05-0.15％，不可避免的雜質(zhì)≤0.05％，余量為鎂；其中，石墨烯復合材料為石墨烯/氧化釤復合材料，其制備過程為：

a)氧化石墨烯處理：將氧化石墨烯粉末分散在去離子水中，配置成質(zhì)量濃度為1-1.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，然后使用功率為60-100W的超聲波清洗器超聲25-30min，得到完全分散的氧化石墨烯水懸浮體系，其中，調(diào)節(jié)超聲波清洗器的溫度為20-25℃；

b)石墨烯/氧化釤復合材料的制備：向步驟a)所得的氧化石墨烯水懸浮體系中加入適量硝酸釤繼續(xù)超聲30-40min，然后置于100-105℃溫度下回流20-24h，回流結(jié)束后降溫至60-70℃加入硼氫化鈉繼續(xù)反應(yīng)3-4h，待反應(yīng)結(jié)束后將混合均勻的懸浮體系進行真空抽濾、洗滌、真空干燥處理，最后再置于550-600℃溫度下煅燒5-8h，得到石墨烯/氧化釤復合材料；其中，氧化石墨烯粉末、硝酸釤和硼氫化鈉的質(zhì)量比為1:(0.2-0.4):10。

其中，石墨烯/氧化釤復合材料綜合了石墨烯和稀土氧化物的優(yōu)點，既具備石墨烯對合金的增強、增韌作用，也具備稀土氧化物對合金在熔煉過程中再結(jié)晶的阻礙作用，使得合金可以獲得細小球狀晶組織，從而細化了合金內(nèi)組織結(jié)構(gòu)。

Al-Ti-C-B中間合金綜合了Al-Ti-C及Al-Ti-B兩種中間合金的優(yōu)點，克服了兩者的缺點，具有超強的晶粒細化能力，且細化效果具有長效型和穩(wěn)定性；能顯著提高合金的力學性能，有效改善合金的加工工藝性能及外觀質(zhì)量，提高合金的使用價值。

上述鋁鎂合金鑄錠的制備方法包括熔煉工藝和熱處理工藝；其中，所述熔煉工藝在N₂、CO₂和SF₆混合氣體保護條件下進行，步驟如下：

(1)稱料和烘料：按原料質(zhì)量百分比，分別稱取石墨烯復合材料、鎂錠、鋁錠、鋅錠、鎂錳中間合金、Al-Ti-C-B中間合金；并將各種原料放置在230-250℃的預熱爐中預熱5-8h；

(2)熔煉：將預熱后的鎂錠置于熔化爐中加熱至660-680℃至鎂錠完全熔化，然后升溫至740-760℃，向熔化的鎂液中加入鎂錳中間合金和Al-Ti-C-B中間合金；待鎂錳中間合金和Al-Ti-C-B中間合金完全熔化后，熔體溫度回升至740-760℃時加入預熱過的石墨烯復合材料、鋁錠和鋅錠，攪拌至完全熔化，得到混合合金熔體；