[發明專利]一種高強度高導電性鋁鎂硅鈣合金的制備方法

有效

• 申請號: 201810208279.0
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108456796B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 邊麗萍;周國華;萬騫;孟棫樸;梁偉;趙興國;楊璠
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/03;C22C21/00;C22C32/00;C22F1/04
• 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

1.一種高強度高導電性鋁鎂硅鈣合金的制備方法，其特征在于：使用的化學物材料為：鋁、鎂鈣中間合金、硅、無水乙醇、石墨潤滑劑、石墨、氬氣，其準備用量如下：以毫米、克、毫升、厘米³為計量單位

制備方法如下：

(1)制備開合式澆鑄模具

開合式澆鑄模具用不銹鋼材料制作，模具型腔呈矩形，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；

(2)制備鋁鎂硅鈣合金

鋁鎂硅鈣合金的制備是在真空熔煉爐內進行的，是在抽真空、中頻感應加熱、氬氣底吹過程中完成的；

①清理熔煉坩堝，打開真空熔煉爐，用金屬鏟、金屬刷清理熔煉坩堝，然后用無水乙醇清洗熔煉坩堝內腔，使其潔凈；

②加料：稱取鋁493.08g±0.01g、硅2.7g±0.01g，鎂鈣中間合金4.21g±0.01g，加入熔煉坩堝內；

③密閉爐腔，開啟真空泵，抽出爐內空氣，使爐內壓強達1Pa；

④開啟真空熔煉爐的中頻感應加熱器，加熱熔煉坩堝內的合金材料，加熱溫度740℃±1℃；

⑤開啟熔煉坩堝內底部的氬氣底吹管，氬氣底吹流量為300cm³/min，使爐內壓強恒定在1個大氣壓；熔煉時間20min，使其熔化，成混合熔液；

混合熔液在熔煉過程中發生合金化反應，反應式如下：

式中：AlMgSiCa：鋁鎂硅鈣合金

⑥熔煉后，停止加熱，停止氬氣底吹；

⑦澆鑄，打開真空熔煉爐，取出熔煉坩堝，對準模具澆口進行澆鑄，澆滿為止；

⑧澆鑄后，將模具及其內的鑄件埋入細砂中，冷卻至25℃；

⑨開模、打磨、清洗

打開開合式模具，取出鑄件；

用400目砂紙打磨鑄件周邊及正反表面，使其光潔；

用無水乙醇進行清洗，清洗后晾干；

(3)線切割鑄件

將鑄件用線切割機床加工成矩形塊狀，塊狀尺寸為12mm×12mm×70mm；

(4)固溶、淬火

將矩形塊用鋁箔包裹，并填埋到裝有石墨粉的鐵盒中，然后置于加熱爐內固溶處理，固溶溫度550℃，固溶時間60min；

固溶后，將矩形塊快速置于冷水箱內淬火，冷水溫度20℃，淬火時間≤30s；

固溶后用400目砂紙打磨，然后用無水乙醇清洗，清洗后晾干；

(5)等通道轉角擠壓

①制備等通道轉角擠壓模具

等通道轉角擠壓模具用鉻鉬鋼制作；

模具凹模型腔呈矩形，垂直型腔尺寸為12mm×12mm×80mm，橫型腔尺寸為12mm×12mm×60mm；型腔表面粗糙度為Ra0.08-0.16μm；

垂直型腔與橫型腔垂直夾角為90°；

擠壓凸模與凹模配合制作，凸模表面粗糙度為Ra0.08-0.16μm；

②將等通道轉角擠壓模具垂直安放在立式擠壓機上；

③將石墨潤滑劑均勻加入到模具凹模型腔表面；

④將矩形鑄件垂直加入模具型腔的垂直型腔內；

⑤壓力機的垂直壓力桿壓住擠壓凸模，并伸入垂直型腔內，壓住矩形鑄件，并施壓，施壓壓強30MPa；矩形鑄件進入模具型腔內；

⑥將擠壓凸模垂直對準模具垂直型腔內的鑄件，垂直施壓，施壓壓強為40MPa；

矩形鑄件在垂直型腔內進行塑性變形，并在橫型腔擠出；

矩形鑄件擠壓四次，相鄰道次鑄件沿相同方向旋轉90°，再次擠壓；

⑦清洗

等通道轉角擠壓后，將擠壓件用無水乙醇清洗，清洗后晾干；

(6)時效處理

將晾干后的矩形塊用鋁箔包裹并填埋到裝有石墨粉的鐵盒中，然后置于加熱爐內時效處理，時效溫度130℃，時效時間45h；

時效后，將矩形塊置于空氣中冷卻至25℃；

冷卻后用400目砂紙打磨，然后用無水乙醇清洗，清洗后晾干；

(7)檢測、分析、表征

對制備的鋁鎂硅鈣合金塊的微觀組織、化學成分和力學性能進行檢測、分析、表征；

用掃描電子顯微鏡、能譜儀、透射電子顯微鏡和X射線衍射儀進行微觀組織和化學成分分析；

用萬能電子拉伸試驗機進行拉伸力學性能測試；

用渦流電導率測試儀進行導電率測定；

結論：鋁鎂硅鈣合金基體組織細化，納米尺度的Mg₂Si、Al₂Ca顆粒均勻彌散分布于基體中；合金屈服強度達370MPa、抗拉強度達370MPa、伸長率達到12％，導電率為57.2％IACS。