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
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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