CN104818399A - 一种镁-铝-碳化硅中间合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镁-铝-碳化硅中间合金材料及其制备方法。本发明的镁-铝-碳化硅中间合金材料由如下重量百分比的组分组成:镁41-44wt%,碳化硅1-3wt%,铝55-58wt%。其制备方法包括搅拌、烘干、真空熔炼等步骤。本发明提供的镁-铝-碳化硅中间合金材料,适于添加至各种领域用的镁合金材料,能有效的提高最终镁合金材料的强度;使其由原来的强度200~300MPa提高至300~380MPa。

Description

一种镁-铝-碳化硅中间合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种镁-铝-碳化硅中间合金材料及其制备方法,特别是涉及一种用于有效提高镁合金材料强度的镁-铝-碳化硅中间合金材料及其制备方法。
背景技术
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好,而且镁的重量比铝轻,比重仅为1.8,因此是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。但是镁合金强度较低,只有200~300MPa,主要用于制造低承力的零件。因此,只有进一步改进镁合金的强度性能,才能更大范围的在不同工业领域利用镁合金材料的优势。
综上,目前需要一种成本较低,适用于添加到各领域的镁合金材料中,以进一步提高镁合金材料强度的新型中间合金材料。
发明内容
本发明的目的在于,通过改进中间合金成分及各成分间质量配比,提供一种有效提高镁合金材料强度的镁-铝-碳化硅中间合金材料及其制备方法。
为实现上述发明目的,本发明所提供的技术方案是:
一种镁-铝-碳化硅中间合金材料,由如下重量百分比的组分组成:镁41-44wt%,碳化硅1-3wt%,铝55-58wt%。
优选地,本发明的镁-铝-碳化硅中间合金材料,由如下重量百分比的组分组成:镁41wt%,碳化硅1wt%,铝58wt%。
优选地,本发明的镁-铝-碳化硅中间合金材料,由如下重量百分比的组分组成:镁44wt%,碳化硅1wt%,铝55wt%。
优选地,本发明的镁-铝-碳化硅中间合金材料,由如下重量百分比的组分组成:镁42wt%,碳化硅3wt%,铝55wt%。
进一步地,镁为100-200目的镁粉。
进一步地,碳化硅为粒径大于50μm,小于150μm的碳化硅颗粒。
进一步地,铝为100-200目的铝粉。
本发明提供一种镁-铝-碳化硅中间合金材料的制备方法,具有以下步骤:
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、铝粉及碳化硅颗粒;
2)在18-22℃条件下将重量比例适中的三种粉末混合搅拌,搅拌时添加适量的无水乙醇,搅拌时间为3-6分钟;
3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中,压制成小块并烘干;压制时温度在22-26℃,压力为45-50KN;
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中,并充入99.999%纯度惰性气体氩,使加热炉处于真空状态下,压力应保持在5.0×10-3Pa以下;将加热炉升温至400-500℃,保温4-5小时;
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却,并包装入库。
采用上述技术方案,本发明的有益效果有:
1.本发明提供的镁-铝-碳化硅中间合金材料包含镁合金强化元素,其中硅元素能够和镁元素形成强化相Mg2Si,提高晶界强度,还能进一步与合金中的其他合金元素形成稳定的硅化物,改善合金的蠕变性能,从而提高镁合金的强度;铝元素也能够通过固溶强化起到提高镁合金强度的作用。将这些元素以通过中间合金的形式添加到传统镁合金中,解决了烧损、高熔点合金不易熔入等问题,在节约成本的同时提高了镁合金材料的强度。
2.本发明提供的镁-铝-碳化硅中间合金材料,适于添加至各种领域用的镁合金材料,能有效的提高最终镁合金材料的强度;使其由原来的强度200~300MPa提高至300~380MPa。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明提供的镁-铝-碳化硅中间合金材料及其制备方法作进一步说明,但并非限制本发明的应用范围。
实施例1
本发明实施例1的镁-铝-碳化硅中间合金材料的各组分的重量百分比为:镁41wt%,碳化硅1wt%,铝58wt%。
本发明实施例1的镁-铝-碳化硅中间合金材料的制备方法,包括下述步骤:
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、铝粉及碳化硅颗粒;
2)在20℃条件下将重量比例适中的三种粉末混合搅拌,搅拌时添加适量的无水乙醇,搅拌时间为5分钟;
3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中,压制成小块并烘干;压制时温度在25℃,压力为50KN;
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中,并充入99.999%纯度惰性气体氩,使加热炉处于真空状态下,压力应保持在5.0×10-3Pa以下;将加热炉升温至480℃,保温4.5小时;
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却,并包装入库。
实施例2
本发明实施例2的镁-铝-碳化硅中间合金材料的各组分的重量百分比为:镁44wt%,碳化硅1wt%,铝55wt%。
本发明实施例2的镁-铝-碳化硅中间合金材料的制备方法,包括下述步骤:
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、铝粉及碳化硅颗粒;
2)在20℃条件下将重量比例适中的三种粉末混合搅拌,搅拌时添加适量的无水乙醇,搅拌时间为5分钟;
3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中,压制成小块并烘干;压制时温度在25℃,压力为48KN;
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中,并充入99.999%纯度惰性气体氩,使加热炉处于真空状态下,压力应保持在5.0×10-3Pa以下;将加热炉升温至430℃,保温4小时;
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却,并包装入库。
实施例3
本发明实施例3的镁-铝-碳化硅中间合金材料的各组分的重量百分比为:镁42wt%,碳化硅3wt%,铝55wt%。
本发明实施例3的镁-铝-碳化硅中间合金材料的制备方法,包括下述步骤:
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、铝粉及碳化硅颗粒;
2)在20℃条件下将重量比例适中的三种粉末混合搅拌,搅拌时添加适量的无水乙醇,搅拌时间为5分钟;
3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中,压制成小块并烘干;压制时温度在25℃,压力为45KN;
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中,并充入99.999%纯度惰性气体氩,使加热炉处于真空状态下,压力应保持在5.0×10-3Pa以下;将加热炉升温至480℃,保温5小时;
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却,并包装入库。
实施例4
本发明实施例4的镁-铝-碳化硅中间合金材料的各组分的重量百分比为:镁43wt%,碳化硅1wt%,铝56wt%。
本发明实施例4的镁-铝-碳化硅中间合金材料的制备方法,包括下述步骤:
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、铝粉及碳化硅颗粒;
2)在20℃条件下将重量比例适中的三种粉末混合搅拌,搅拌时添加适量的无水乙醇,搅拌时间为5分钟;
3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中,压制成小块并烘干;压制时温度在25℃,压力为46KN;
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中,并充入99.999%纯度惰性气体氩,使加热炉处于真空状态下,压力应保持在5.0×10-3Pa以下;将加热炉升温至410℃,保温4.5小时;
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却,并包装入库。
实施例5
本发明实施例5的镁-铝-碳化硅中间合金材料的各组分的重量百分比为:镁41wt%,碳化硅2.5wt%,铝56.5wt%。
本发明实施例5的镁-铝-碳化硅中间合金材料的制备方法,包括下述步骤:
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、铝粉及碳化硅颗粒;
2)在20℃条件下将重量比例适中的三种粉末混合搅拌,搅拌时添加适量的无水乙醇,搅拌时间为5分钟;
3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中,压制成小块并烘干;压制时温度在25℃,压力为50KN;
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中,并充入99.999%纯度惰性气体氩,使加热炉处于真空状态下,压力应保持在5.0×10-3Pa以下;将加热炉升温至400℃,保温5小时;
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却,并包装入库。
将上述实施例制备的镁-铝-碳化硅中间合金材料分别添加到传统镁合金中,得到新型高强度镁合金,其抗拉强度图下表所示:
表1
组别 抗拉强度(Mpa)
传统镁合金(AZ91D) 250
添加 实施例1 380
添加 实施例2 307
添加 实施例3 326
添加 实施例4 355
添加 实施例5 372
根据上述表1的数据可以看出,添加镁-铝-碳化硅中间合金材料后,镁合金的抗拉强度得到了显著的提高。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种镁-铝-碳化硅中间合金材料,其特征在于,由如下重量百分比的组分组成:镁41-44wt%,碳化硅1-3wt%,铝55-58wt%。
2.根据权利要求1所述的镁-铝-碳化硅中间合金材料,其特征在于,由如下重量百分比的组分组成:镁41wt%,碳化硅1wt%,铝58wt%。
3.根据权利要求1所述的镁-铝-碳化硅中间合金材料,其特征在于,由如下重量百分比的组分组成:镁44wt%,碳化硅1wt%,铝55wt%。
4.根据权利要求1所述的镁-铝-碳化硅中间合金材料,其特征在于,由如下重量百分比的组分组成:镁42wt%,碳化硅3wt%,铝55wt%。
5.根据权利要求1-4中任一项的镁-铝-碳化硅中间合金材料,其特征在于,所述镁为100-200目的镁粉。
6.根据权利要求1-4中任一项的镁-铝-碳化硅中间合金材料,其特征在于,所述碳化硅为粒径大于50μm,小于150μm的碳化硅颗粒。
7.根据权利要求1-4中任一项的镁-铝-碳化硅中间合金材料,其特征在于,所述铝为100-200目的铝粉。
8.根据权利要求1-7中任一项所述镁-铝-碳化硅中间合金材料的制备方法,其特征在于,具有以下步骤:
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、铝粉及碳化硅颗粒;
2)在18-22℃条件下将重量比例适中的三种粉末混合搅拌,搅拌时添加适量的无水乙醇,搅拌时间为3-6分钟;
3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中,压制成小块并烘干;压制时温度在22-26℃,压力为45-50KN;
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中,并充入99.999%纯度惰性气体氩,使加热炉处于真空状态下,压力应保持在5.0×10-3Pa以下;将加热炉升温至400-500℃,保温4-5小时;
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