[發(fā)明專利]一種沿厚度方向梯度材料的制備方法及制備鎂合金的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910123979.4
• 申請日: 2019-02-19
• 公開（公告）號: CN109822293B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王文;張升懿;王快社;喬柯;袁勝男
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: B23P13/00
• 分類號: B23P13/00;C22C23/02
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 孫雅靜

1.一種沿厚度方向梯度材料的制備方法，其特征在于，包括在待加工金屬板上布孔，所述的孔內(nèi)填充預(yù)合金的金屬粉末，金屬板的布孔面進行攪拌摩擦加工，通過改變金屬板上表面與下表面的冷卻速率差，使待加工金屬板由布孔面到非布孔面沿厚度呈現(xiàn)溫度梯度變化，且布孔面的溫度高于非布孔面的溫度；

所述孔的深度H_k采用式(一)確認(rèn)：

式(一)中：R為攪拌頭軸肩半徑；r為攪拌針半徑；h為攪拌針長度；L為待加工金屬板加工方向的長度；ρ_BM為待加工金屬板密度；孔徑為R_k，L_k為孔間距；ρ_y為預(yù)合金的金屬粉末密度，w％為預(yù)設(shè)計功能梯度材料所需合金元素成分含量；

所述孔的孔徑不大于攪拌針直徑的1.5倍，所述孔的孔間距

2.一種金屬梯度材料，其特征在于，所述的金屬梯度材料采用權(quán)利要求1所述的沿厚度方向梯度材料的制備方法加工得到。

3.一種沿厚度方向鎂合金梯度材料的制備方法，其特征在于，包括在待加工鎂金屬板上布孔，所述的孔內(nèi)填充預(yù)合金的金屬粉末，鎂金屬板的布孔面進行攪拌摩擦焊，使待加工鎂金屬板由布孔面到非布孔面沿厚度呈現(xiàn)溫度梯度變化，且布孔面的溫度高于非布孔面的溫度；

所述孔的深度H_k采用式(一)確認(rèn)：

式(一)中：R為攪拌頭軸肩半徑；r為攪拌針半徑；h為攪拌針長度；L為待加工純鎂金屬板加工方向的長度；ρ_BM為待加工純鎂金屬板密度；孔徑為R_k，L_k為孔間距；ρ_y為預(yù)合金的金屬粉末密度，w％％為預(yù)設(shè)計功能梯度材料所需合金元素成分含量；

所述孔的孔徑不大于攪拌針直徑的1.5倍，所述孔的孔間距

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沿厚度方向鎂合金梯度材料的制備方法，其特征在于，所述的布孔面到非布孔面沿厚度呈現(xiàn)溫度梯度變化的溫度范圍為30～130℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沿厚度方向鎂合金梯度材料的制備方法，其特征在于，所述的布孔面到非布孔面的平均溫度差為90±10℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的沿厚度方向鎂合金梯度材料的制備方法，其特征在于，所述的攪拌摩擦焊的攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為30～1500r/min，加工速度為23.5～300mm/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的沿厚度方向鎂合金梯度材料的制備方法，其特征在于，預(yù)合金的金屬粉末粒徑為10～100μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沿厚度方向鎂合金梯度材料的制備方法，其特征在于，所述的鎂金屬板的純度為99.95％；預(yù)合金的金屬粉末為鋁粉和鋅粉的混合物，所述鋁粉的平均粒度為22μm，純度為99.85％；鋅粉的平均粒度為37μm，純度為99.9％；鋁粉和鋅粉的質(zhì)量比為3∶1；

所述孔的半徑為1.5mm，孔的深度為1mm，孔間距為7mm；

攪拌摩擦焊的攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1180r/min，加工速度為23.5mm/min；

布孔面的峰值溫度為460±10℃，布孔面與非布孔面的平均溫差為90±10℃。

9.一種鎂合金梯度材料，其特征在于，所述的鎂合金梯度材料采用權(quán)利要求3-8任一權(quán)利要求所述的沿厚度方向鎂合金梯度材料的制備方法加工得到。