CN101880787A - 一种半固态B4Cp/AZ61复合材料制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种半固态B4Cp/AZ61复合材料制备方法，其特征是首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内精炼，然后降温到625℃；经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，以300r/min～500r/min的搅拌速度，搅拌3～5min，至温度600～610℃；然后加入3wt.％～6wt.％质量分数、粒度号为W7的B4C颗粒，以300r/min～500r/min的搅拌速度，等温搅拌3～5min，浇注。本发明可获得比较细小、圆整、分布均匀的半固态B4Cp/AZ61复合材料，且B4C增强颗粒发布均匀。

Description

一种半固态B4Cp/AZ61复合材料制备方法
技术领域
本发明属于金属复合材料制备领域。
背景技术
近年来，金属基复合材料的研究与开发取得了很大的进展，但仍处在研究阶段，还未进入批量生产，少量产品虽有制品，距离实际应用还有一段距离。同时，金属基复合材料在提高强度、硬度、弹性模量的同时，却大大地降低了其塑性，不利于对复合材料二次塑性加工。随着半固态成形技术和理论不断成熟与发展，为金属基复合材料的半固态成形开拓了新的发展方向。而且在工程应用合金当中，镁基复合材料因而具有更高的比强度、比刚度，同时还具有较好的耐磨性、耐高温及减震性能。此外，镁基复合材料还具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽性能，是良好的功能材料。因此镁基复合材料在电子、航空、航天特别是汽车工业中具有潜在的应用前景。
半固态机械搅拌法是在半固态金属中加入增强相，搅拌一定时间后浇注成型。半固态金属浆料比相同成分金属液体的表观黏度高约3个数量级，利用机械搅拌法将增强颗粒加入到半固态金属浆料时比较容易，比与其他方法相比，半固态搅拌法获得的复合材料浆料成型平稳，无涡流和喷射，减少宏观偏析，降低凝固收缩和成型温度，可以解决复合材料制备过程中容易出现的非金属增强体漂浮、偏析以及金属基体不湿润的技术难题，且增强颗粒在基体内分布均匀。由于该工艺在很大程度上降低了镁在高温下的氧化烧损，且该工艺设备简单，成本低，最有希望用于大规模工业生产。AZ61镁合金中引入B4C颗粒的主要目的是弥补AZ61镁合金性能上的不足，如低的弹性模量、有限的高温强度、有限的高温屈服强度和耐磨性较差等。
发明内容
本发明的目的是提出一种半固态B4Cp/AZ61复合材料制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内精炼，然后降温到625℃；经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，以300r/min～500r/min的搅拌速度，搅拌3～5min，至温度600～610℃，得到半固态浆料；然后加入3wt.％～6wt.％质量分数、粒度号为W7的B4C颗粒，以300r/min～500r/min的搅拌速度，等温搅拌3～5min，得到半固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。
本发明可获得比较细小、圆整、分布均匀的半固态B4Cp/AZ61复合材料，且B4C增强颗粒发布均匀。
附图说明
图1为本发明实施例使用的搅拌设备。其中1为浇注管，2为坩锅，3为搅拌炉，4为管道，5为电热偶，6为电机，7为柱塞，8为电热偶，9为熔化炉，10为柱塞，11为推进式叶轮，12为浇注管，13为升降台、14为桨式叶轮。
图2为本发明实施例1所述条件下的半固态B4Cp/AZ61复合材料组织结构图。
图3为本发明实施例2所述条件下的半固态B4Cp/AZ61复合材料组织结构图。
图4为本发明实施例3所述条件下的半固态B4Cp/AZ61复合材料SEM形貌图。
图5为本发明实施例4所述条件下的半固态B4Cp/AZ61复合材料SEM形貌图。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步的说明。
本发明所述的实施例，是在图1所示的搅拌设备中完成的。
本发明所述实施例的AZ61镁合金，其成分(w)为：
Element Al Mn Zn Si Cu Ni Fe   Theothers Mg
Weight(％)   5.8％～7.2％ ＞0.15％   0.40％～1.5％ 0.10％ 0.05％ 0.05％ 0.005％ 0.30％ Balance
实施例1
首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内加热到650℃，炉内的镁合金采用熔剂保护，在此温度下精炼，静置30min，然后降温到625℃。经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，搅拌速度500r/min、搅拌3min到设定的搅拌温度605℃，得到半固态浆料，加入质量分数为3wt.％、粒度号为W7的B4C颗粒，然后以搅拌速度500r/min等温搅拌3min，得到半固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。
图(a)白色近圆形的颗粒为半固态的固相，浅黑色为半固态浆料中的液相部分凝固后的枝晶组织，且球状晶粒比较细小、圆整、分布均匀。
图(b)白色为半固态的液相，浅黑色为B4C颗粒，B4C颗粒较为均匀的分布在AZ61镁合金基体中。
实施例2
首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内加热到650℃，炉内的镁合金采用熔剂保护，在此温度下精炼，静置30min，然后降温到625℃。经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，搅拌速度500r/min、搅拌5min到设定的搅拌温度605℃，得到半固态浆料，加入质量分数为6wt.％、粒度号为W7的B4C颗粒，然后以搅拌速度500r/min等温搅拌5min，得到半固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。
图(a)白色近圆形的颗粒为半固态的固相，浅黑色为半固态浆料中的液相部分凝固后的枝晶组织，且球状晶粒比较细小、圆整、分布均匀。
图(b)白色为半固态的液相，浅黑色为B4C颗粒，B4C颗粒较为均匀的分布在AZ61镁合金基体中。
实施例3
首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内加热到650℃，炉内的镁合金采用熔剂保护，在此温度下精炼，静置30min，然后降温到625℃。经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，搅拌速度500r/min、搅拌3min到设定的搅拌温度605℃，得到半固态浆料，加入质量分数为3wt.％、粒度号为W7的B4C颗粒，然后以搅拌速度500r/min等温搅拌3min，得到半固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。B4C颗粒较为均匀的分布在AZ61镁合金基体中。
实施例4
首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内加热到650℃，炉内的镁合金采用熔剂保护，在此温度下精炼，静置30min，然后降温到625℃。经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，搅拌速度500r/min、搅拌5min到设定的搅拌温度605℃，得到半固态浆料，加入质量分数为6wt.％、粒度号为W7的B4C颗粒，然后以搅拌速度500r/min等温搅拌5min，得到半固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。B4C颗粒较为均匀的分布在AZ61镁合金基体中。

Claims (1)

1.一种半固态B4Cp/AZ61复合材料制备方法，其特征是首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内精炼，然后降温到625℃；经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，以300r/min～500r/min的搅拌速度，搅拌3～5min，至温度600～610℃；然后加入3wt.％～6wt.％质量分数、粒度号为W7的B4C颗粒，以300r/min～500r/min的搅拌速度，等温搅拌3～5min，浇注。
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