耐熱高強鎂合金材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及有色金屬合金制備及應用的技術領域，具體為一種耐熱高強鎂合金復合材料制備方法。
【背景技術】
[0002]鎂及鎂合金已被廣泛應用于工業(yè)各個領域，尤其是汽車行業(yè)，例如汽車尾氣排氣管。
[0003]鎂合金資源豐富具有密度低，高比強度、高比剛度等優(yōu)點，且易于循環(huán)利用。
[0004]為了提高鎂合金的結(jié)構特性和功能，常在鎂合金中加入其它組元，擴大鎂合金的使用范圍。例如在鎂中加入Sn，形成增強高熔點相Mg2Sn,從而使其熱穩(wěn)定性、力學性能高于傳統(tǒng)AZ和ZK系列鎂合金;在Mg-Sn系合金中加入Zn和Al后，可以調(diào)控合金的時效組織，對鎂合金產(chǎn)生強化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對【背景技術】的情況，采用鎂元素作為基體，加入錫元素的同時加入少量的鋁元素和鋅元素，采用等離子放電燒結(jié)法，制成Mg-8Sn-lAl-lZn合金，以提高鎂合金的強度及耐腐蝕性能。
[0006]本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的:
一種耐熱高強鎂合金材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)、圓筒形模具制備
圓筒形模具所用材質(zhì)為石墨，模具型腔表面粗糙度Ra=0.08?0.16μ??；
(2)、除濕、除氣處理鎂粉
將鎂粉置于石英容器中，放置于真空加熱爐中干燥；
(3)、除濕、除氣處理錫粉
將錫粉置于石英容器中，放置于真空加熱爐中干燥；
(4)、除濕、除氣處理鋅粉
將鋅粉置于石英容器中，放置于真空加熱爐中干燥；
(5)、除濕、除氣處理鋁粉
將鋁粉置于石英容器中，放置于真空加熱爐中干燥；
(6)、配料
配料在真空手套箱內(nèi)進行，稱取重量比為鎂粉:錫粉:鋅粉:鋁粉=90:8:1:1,置于球磨罐中混勻，對球磨罐進行密封保存；
(7)、球磨混料
將裝有粉末的球磨罐置于球磨機上進行球磨混料，球磨后獲得均勻的鎂合金粉；
(8)、裝料
a、將裝好粉末的球磨罐置于真空手套箱內(nèi)，打開球磨罐，取出鎂合金粉末;打開石墨模具，在模具下墊塊上部放置石墨紙，在石墨紙上部均勻放置鎂合金粉末，在鎂合金粉末上部放置石墨紙，在石墨紙上放置模具上壓塊；
b、將裝好鎂合金粉的模具進行密封處理并置于手套箱內(nèi)；
(9)、耐熱高強鎂合金材料的熱壓燒結(jié)
耐熱高強鎂合金材料的熱壓燒結(jié)是在等離子放電燒結(jié)爐內(nèi)進行的，整個過程包括等離子加熱、真空、加壓、外水循環(huán)冷卻；
A、打開等離子放電燒結(jié)爐爐門，在下電極上部放置裝有鎂合金粉的圓筒形模具，調(diào)節(jié)模具使下墊塊與下電極接觸，移動上電極、模具上壓塊，使上電極與圓筒形模具上壓塊接觸，固定模具，關閉等離子放電燒結(jié)爐爐門；
B、開啟外水循環(huán)冷卻管，進行外水循環(huán)冷卻；
C、開啟等離子放電燒結(jié)爐脈沖電流發(fā)射器，爐內(nèi)上下電擊之前開始放電，開始加熱，保持恒定的加熱溫度590°C ；
D、開啟等離子放電燒結(jié)爐的壓力電機，加載壓強40MPa;加熱、加壓時間30min；鎂合金粉末在加熱、加壓過程中形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，形成鎂合金塊體；
F、燒結(jié)完畢，關閉燒結(jié)按鈕，使鎂合金塊體隨爐冷卻至25°C;
G、開爐，取出圓筒形模具；
H、開模，取出鎂合金塊體，即耐熱高強鎂合金材料；
(10)、打磨、砂光處理
將制得的耐熱高強鎂合金材料置于玻璃平板上，用砂紙打磨表面及周邊直至表面潔凈；
(11)、用無水乙醇清洗耐熱高強鎂合金復合材料表面，使其潔凈。
[0007]本發(fā)明是針對鎂合金需高強耐蝕的實際情況，錫元素添加能形成高熔點第二相、鋁元素和鋅元素能起彌散強化的作用，采用等離子燒結(jié)技術制備高強耐蝕復合材料，此制備方法工藝先進，數(shù)據(jù)精確翔實，錫元素在鎂基體中形成第二相，同時加熱速度快，在真空環(huán)境下完成材料制備，可防止材料污染，Mg-SSn-1Al-1Zn合金金相組織致密性好，第二相在基體顆粒邊緣呈網(wǎng)狀分布，結(jié)合緊密，維氏硬度達66HV，合金的腐蝕電流為1.9632 X 10—5A/cm2，是一種理想的高強耐蝕鎂合金材料。
【附圖說明】
[0008]圖1表示放電等離子燒結(jié)爐的結(jié)構示意圖。
[0009]圖2表示耐熱高強鎂合金材料顯微組織形貌圖。
[0010]圖3表示耐熱高強鎂合金材料X射線衍射圖。
[0011]圖4表示耐熱高強鎂合金材料極化曲線。
[0012]圖中，1-上電極，2-模具上壓塊，3-圓筒形模具，4-模具下墊塊，5-下電極，6-真空管，7-外水循環(huán)冷卻管，8-進水閥，9-真空閥，10-真空栗，11-底座，12-頂座，13-上電極板，14-等離子放電燒結(jié)爐爐體，15-第一石墨紙，16-第二石墨紙，17-爐腔，18-下電極板，19-出水閥，20-導線，21-電源開關，22-壓力電機控制器按鈕，23-真空栗控制器按鈕，24-加熱溫度控制器按鈕，25-指示燈，26-顯示器，27-電控箱。
【具體實施方式】
[0013]下面對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。
[0014]一種耐熱高強鎂合金材料的制備方法，所用化學物質(zhì)材料為:鎂粉、錫粉、鋅粉、鋁粉、無水乙醇、石墨紙、砂紙，各粉末用量如下:以克、毫升、毫米為計量單位
鎂粉:Mg2.63g±0.01g;
錫粉:Sn0.23g±0.01g;
鋅粉:Zn0.25 g±0.01g;
鋁粉:Al0.25 g±0.01g;
無水乙醇:C2H5OH500mL±10 mL；
石墨紙:C800mm X Imm X 800mm ；
砂紙:400 目 300mmX 0.5mmX 200mm。
[0015]具體制備方法如下:
(I)、圓筒形模具制備
圓筒形模具所用材質(zhì)為石墨，模具型腔表面粗糙度為Ra=0.08-0.16μπι。
[0016](2)、除濕、除氣處理鎂粉
將鎂粉置于石英容器中，放置于真空加熱爐中干燥，干燥溫度1000C，真空度7Pa，干燥時間15min。
[0017](3)、除濕、除氣處理錫粉
將鎂粉置于石英容器中，放置于真空加熱爐中干燥，干燥溫度60°C，真空度7Pa，干燥時間1min0
[0018](4)、除濕、除氣處理鋅粉
將鋅粉置于石英容器中，放置于真空加熱爐中干燥，干燥溫度60°C，真空度7Pa，干燥時間1min0
[0019](5)、除濕、除氣處理鋁粉
將鋁粉置于石英容器中，放置于真空加熱爐中干燥，干燥溫度600C，真空度7Pa，干燥時間1min0
[0020](6)、配料
配料在真空手套箱內(nèi)進行，稱取鎂粉2.638±0.018、錫粉0.238±0.018、鋅粉0.25 g土0.0I g、鋁粉0.25 g ± 0.0I g，置于球磨罐中混勻，對球磨罐進行密封保存；
儀粉:錫粉:梓粉:招粉=90: 8: I: I ο[0021 ] (7)、球磨混料
將裝有粉末的球磨罐置于球磨機上進行球磨混料，球磨混料轉(zhuǎn)速設為1500r/min，球磨時間設為2h，球磨后獲得均勻的鎂合金粉。
[0022](8)、裝料
a、將裝好粉末的球磨罐置于真空手套箱內(nèi)，打開球磨罐，取出鎂合金粉末;打開石墨模具，在模具下墊塊上部放置石墨紙，在石墨紙上部均勻放置鎂合金粉末，在鎂合金粉末上部放置石墨紙，在石墨紙上放置模具上墊塊；
b、將裝好鎂合金粉的模具進行密封處理并置于手套箱內(nèi)。
[0023]( 9)、耐熱高強鎂合金材料的熱壓燒結(jié)
耐熱高強鎂合金材料的熱壓燒結(jié)是在放電等離子燒結(jié)爐內(nèi)進行的，整個過程包括等離子加熱、真空、加壓、外水循環(huán)冷卻；
A、打開等離子放電燒結(jié)爐爐門，在下電極上部放置裝有鎂合金粉的圓筒形模具，調(diào)節(jié)模具使下墊塊與下電極接觸，移動上電極、模具上墊塊，使上電極與圓筒形模