【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金及其壓鑄工藝，屬于金屬材料。
技術(shù)介紹
1、鎂合金材料的特點(diǎn)是密度小，比鋁輕三分之一，其強(qiáng)度較鋁合金高，具有輕質(zhì)、抗電磁干擾、屏蔽性能好、高強(qiáng)、吸音、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、3c、航空航天、國(guó)防等領(lǐng)域，但是由于其鑄造原始組織均勻性差、組織粗大、力學(xué)性能差，限制了鎂合金的大面積應(yīng)用。鑄造工藝是獲得穩(wěn)定化學(xué)成分和組織均勻鑄錠的基礎(chǔ)，鑄造方法和工藝是否恰當(dāng)直接關(guān)系到鑄錠質(zhì)量的優(yōu)劣。
2、鎂合金冷室壓鑄是將定量的熔融鎂液澆到壓鑄機(jī)壓料筒中，然后將鎂熔液壓射入模腔內(nèi)，冷卻后形成壓鑄產(chǎn)品。
3、脈沖與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生器包含銅線圈、脈沖電源及線路管路，脈沖磁場(chǎng)處理是將銅線圈纏繞于一定尺寸的圓周空間外，施加脈沖型式的電磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生器包含骨架、凸極硅鋼磁軛和銅線圈，骨架上均勻分布著六個(gè)尺寸相等的所述凸極硅鋼磁軛，在每個(gè)磁軛上，由銅線圈纏繞著六個(gè)相同規(guī)格的線圈繞組，施加旋轉(zhuǎn)型式的電磁場(chǎng)。
4、隨著金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)的高速發(fā)展，陶瓷顆粒增強(qiáng)鎂合金耐腐耐磨的復(fù)合材料成為了新的研究領(lǐng)域，其特點(diǎn)有強(qiáng)度高、塑性好、耐熱性能較好、有較高的沖擊韌性且阻尼性能優(yōu)良，同時(shí)又擁有陶瓷材料的高硬度、高耐磨性，能夠克服以往的耐磨性與強(qiáng)韌性相互制約的問(wèn)題。在汽車工業(yè)中，鎂壓鑄件在加工，回收和鑄造方面比鋁具有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，鎂可以代替汽車中的特殊塑料。因此，陶瓷顆粒增強(qiáng)鎂合金復(fù)合材料在汽車工業(yè)中具有潛力，應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)廣闊。
5、cn116732402
6、cn1312303c公開了一種鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金及其制造方法，屬于金屬材料及其制備領(lǐng)域，其特征在于是通過(guò)微合金化與電脈沖孕育處理后在高壓凝固條件下獲得一種鎂基二十面體準(zhǔn)納米尺度mg?x?zn?u?y?w?mn?t?ca?s?球形準(zhǔn)晶中間合金，其化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt％計(jì))為：mg40.00～45.00％，zn45.50～55.00％，mn0.50～4.50％，y1.00～4.50％，ca0.10～1.00％。其鑄態(tài)組織特征是由均一二十面體準(zhǔn)納米尺度mg?x?zn?u?y?wmn?t?ca?s?球形準(zhǔn)晶相+α－mg+準(zhǔn)晶相和α－mg共晶組織+mgzn晶態(tài)相共存的復(fù)相組織所組成，其中mg?x?zn?u?y?w?mn?t?ca?s?球形準(zhǔn)晶相的體積相對(duì)含量占中間合金總體積的30～40％。這種中間合金可進(jìn)行規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)，可作為增強(qiáng)相強(qiáng)化鎂基合金及其復(fù)合材料，并可提高鎂合金的強(qiáng)韌性和耐熱抗蠕變性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種硬度高、抗拉強(qiáng)度高和伸長(zhǎng)率好的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金及其壓鑄工藝。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案如下：
3、一種基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：以標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)鎂基合金為基體，在熔化狀態(tài)下加入稀土鎂中間合金、納米級(jí)陶瓷顆粒，以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為主，脈沖磁場(chǎng)為輔對(duì)熔體復(fù)合電磁攪拌而得到的合金。
4、所述稀土鎂中間合金是稀土鑭或稀土鈰的合金，稀土有效質(zhì)量百分比為25%~30%，粒徑5~8㎜；
5、所述稀土鎂中間合金的加入量為0.5at%~0.75?at?%；
6、所述納米級(jí)陶瓷顆粒的加入量為0.5?at?%~3?at?%；
7、所述納米級(jí)陶瓷顆粒為sio2或sic陶瓷顆粒；
8、一種基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金的壓鑄工藝，其特征是：包括如下步驟：
9、（1）采用電阻熔煉爐與坩堝進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)壓鑄鎂合金熔化；
10、（2）坩堝內(nèi)依次加入納米陶瓷顆粒、切割好的鎂合金、稀土鎂中間合金；
11、（3）熔化后保溫靜置，將坩堝（混合鎂液）放置在電磁處理平臺(tái)；
12、（4）啟動(dòng)脈沖磁場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)坩堝內(nèi)鎂液進(jìn)行電磁處理；
13、（5）操作壓鑄機(jī)壓射完成壓鑄。
14、步驟（2）中所述的坩堝內(nèi)依次加入納米陶瓷顆粒、切割好的鎂合金、稀土鎂中間合金，是稀土鎂中間合金上方放置經(jīng)過(guò)預(yù)熱的鎂合金，預(yù)熱溫度350℃；
15、步驟（3）中保溫靜置時(shí)間為30min以上；
16、步驟（4）中施加先脈沖電磁場(chǎng)，參數(shù)：頻率0~80hz，電流0~150a，占空比10%~80%，作用時(shí)間30s~60s；再施加旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，參數(shù)：頻率0~80hz，電流0~100a，作用時(shí)間30s~60s；
17、步驟（5）中操作壓鑄機(jī)，先啟動(dòng)壓鑄機(jī)，設(shè)置參數(shù)：慢速0.5~0.8m/s、快速4~5m/s、快速位置250~260、增壓位置255~265，壓射時(shí)間3.2~3.5s、冷卻時(shí)間3~3.5s、油溫度循環(huán)機(jī)工作溫度：180~220℃，設(shè)置壓鑄機(jī)為手動(dòng)模式；預(yù)先進(jìn)行10~15模次壓鑄，待壓鑄機(jī)模具、料筒與沖頭溫度達(dá)到180~220℃，保溫期間采用石墨攪拌棒人工攪拌坩堝內(nèi)熔體2~3次；壓鑄機(jī)合模到位后，采用人工澆注，熔液進(jìn)入壓鑄機(jī)料筒，澆注保溫溫度680~700℃，澆注完成后，延時(shí)0.8s~1.2s壓鑄機(jī)壓射充型模具。
18、本專利技術(shù)的有益效果是：鎂合金添加輕稀土?la/ce?后，析出強(qiáng)化相針狀al11la3相并且β-mg17al12相數(shù)量減少，可提高合金的硬度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率；
19、一方面，施加電磁場(chǎng)產(chǎn)生的體積力(洛倫茲力)可以產(chǎn)生強(qiáng)制對(duì)流，通過(guò)對(duì)熔體（半固態(tài)熔體）對(duì)流傳輸過(guò)程的特定控制不同密度合金組分的均勻性，改善偏析；另一方面，電磁效應(yīng)可以通過(guò)影響熔體微觀結(jié)構(gòu)促進(jìn)形核并優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)。脈沖磁場(chǎng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是壓鑄充型過(guò)程中改善熔體流動(dòng)性，可以顯著減少流動(dòng)引起的鑄件缺陷的出現(xiàn)。結(jié)合旋轉(zhuǎn)、脈沖兩種磁場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)稀土鎂合金復(fù)合電磁攪拌技術(shù)，以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為主，脈沖磁場(chǎng)為輔產(chǎn)生熔體攪拌效應(yīng)，帶動(dòng)陶瓷顆粒、稀土相等組分產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，作用一定時(shí)間后達(dá)到相對(duì)彌散、均勻化的技術(shù)效果，可提高合金的抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率。以主流的鎂合金az91為例：
20、對(duì)比試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)表
21、
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1.一種基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：以標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)鎂基合金為基體，在熔化狀態(tài)下加入稀土鎂中間合金、納米級(jí)陶瓷顆粒，以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為主，脈沖磁場(chǎng)為輔對(duì)熔體復(fù)合電磁攪拌而得到的合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：所述稀土鎂中間合金是稀土鑭或稀土鈰的合金，稀土有效質(zhì)量百分比為25%~30%，粒徑5~8㎜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：所述稀土鎂中間合金的加入量為0.5at%~0.75?at?%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：所述納米級(jí)陶瓷顆粒的加入量為0.5?at?%~3?at?%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：所述納米級(jí)陶瓷顆粒為SiO2或SiC陶瓷顆粒。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1～5任一權(quán)利要求所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金的壓鑄工藝，其特征是：包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金的壓鑄工藝，其特征是：步
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金的壓鑄工藝，其特征是：步驟（3）中保溫靜置時(shí)間為30min以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金的壓鑄工藝，其特征是：步驟（4）中施加先脈沖電磁場(chǎng)，參數(shù)：頻率0~80Hz，電流0~150A，占空比10%~80%，作用時(shí)間30s~60s；再施加旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，參數(shù)：頻率0~80Hz，電流0~100A，作用時(shí)間30s~60s。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金的壓鑄工藝，其特征是：步驟（5）中操作壓鑄機(jī)，先啟動(dòng)壓鑄機(jī)，設(shè)置參數(shù)：慢速0.5~0.8m/s、快速4~5m/s、快速位置250~260、增壓位置255~265，壓射時(shí)間3.2~3.5s、冷卻時(shí)間3~3.5s、油溫度循環(huán)機(jī)工作溫度：180~220℃，設(shè)置壓鑄機(jī)為手動(dòng)模式；預(yù)先進(jìn)行10~15模次壓鑄，待壓鑄機(jī)模具、料筒與沖頭溫度達(dá)到180~220℃，保溫期間采用石墨攪拌棒人工攪拌坩堝內(nèi)熔體2~3次；壓鑄機(jī)合模到位后，采用人工澆注，熔液進(jìn)入壓鑄機(jī)料筒，澆注保溫溫度680~700℃，澆注完成后，延時(shí)0.8s~1.2s壓鑄機(jī)壓射充型模具。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：以標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)鎂基合金為基體，在熔化狀態(tài)下加入稀土鎂中間合金、納米級(jí)陶瓷顆粒，以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為主，脈沖磁場(chǎng)為輔對(duì)熔體復(fù)合電磁攪拌而得到的合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：所述稀土鎂中間合金是稀土鑭或稀土鈰的合金，稀土有效質(zhì)量百分比為25%~30%，粒徑5~8㎜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：所述稀土鎂中間合金的加入量為0.5at%~0.75?at?%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：所述納米級(jí)陶瓷顆粒的加入量為0.5?at?%~3?at?%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金，其特征是：所述納米級(jí)陶瓷顆粒為sio2或sic陶瓷顆粒。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1～5任一權(quán)利要求所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金的壓鑄工藝，其特征是：包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于復(fù)合磁場(chǎng)處理的陶瓷增強(qiáng)鎂合金的壓鑄工藝，其特征是：步驟（2）中所述的坩堝內(nèi)依次加入納米陶瓷顆粒、切割好的鎂合金、稀土鎂中間合金，是稀土鎂中間合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田迎春，張競(jìng)超，王建波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：內(nèi)蒙金屬材料研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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