CN105112696A - 一种镁合金材料的制备方法 - Google Patents

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刘莉
王爽
邱晶
刘晓东
黄明明
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Abstract

本发明提供了一种镁合金材料的制备方法，先将二氧化硅、氧化镍粉、硅酸钙、碳酸钠混合，置于马弗炉中500～600℃保温，冷却，再将所得混合物、硬脂酸、二氧化锰、有机膨润土混合，球磨；最后将所得混合物与镁粉混合，在真空条件下熔炼，冷却，即得。本发明提供的镁合金材料拉伸强度达到了1035MPa以上，伸长率达到了4.45%以上，密度达到了7.35以上，硬度达到了HV714以上，具有高拉伸强度、高硬度与韧度以及高密度的特点。

Description

一种镁合金材料的制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金材料技术领域，具体涉及一种镁合金材料的制备方法。
背景技术
镁合金是目前发现的所有金属结构材料中，密度最小的轻质结构材料，和其它同类金属材料相比，镁合金材料具有比强度和比刚度高、阻尼性能好、铸造性能佳、电磁屏蔽性高、易于回收利用、尺寸稳定性高等。由于镁合金材料具有上述优异的性能，使其在汽车、电子、航天、航空等行业领域内具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，因此镁合金材料也被赞誉为本世纪最有“发展前途”的金属结构材料。
然而，镁合金材料自身也存在一些缺点，如强度较低、抗氧化性能差以及高温抗蠕变性能差等。基于上述镁合金材料的缺点和不足，使其在承重结构件领域内的应用范围受到了一定程度的限制。因此，为了满足大承载结构件对镁合金材料在室温及高温条件下强度的要求，必须提高镁合金材料的综合性能，科技人员向镁合金中加入高强、高模量的碳纤维、碳化硅纤维等制成复合材料，连续纤维增强复合材料获得了非常高的比强度和比刚度，成为航空、航天用重要的结构材料。镁基复合材料具有高比强度、比刚度和优良的铸造性能使其在航空、汽车等领域得到广泛应用。为了使镁基复合材料在民用方面推广，必须研究低成本的镁基复合材料，因此人们又开始研究非连续增强镁基复合材料，非连续增强镁基复合材料是继铝基复合材料之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。目前制各的非连续增强镁基复合材料，增强物用得较多的是SiC、B4C、Al2O3等的颗粒与晶须。
目前，采用铸造法制各颗粒增强镁基复合材料的研究已有很多报道。粉末冶金法和普通熔铸法相比，可以生产出较难生产的特殊材料，制品尺寸精度高，可以避免由融化过程产生材料化学成分变化和杂质混入；烧结选择在真空系统中进行，材料不氧化，也不会污染，成分配比准确，可以最大限度减少合金成分的偏聚，消除粗大、不均匀铸造组织。但是用粉末冶金法制备颗粒增强复合材料性能也存在较大离散性，这会成为阻碍镁基复合材料进入大规模工业化生产的一个重要因素。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种镁合金材料的制备方法，所得镁合金材料具有高拉伸强度、高硬度与韧度以及高密度的特点。
一种镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将二氧化硅3～8份、氧化镍粉1～4份、硅酸钙2～7份、碳酸钠0.8～3.5份混合，置于马弗炉中500～600℃保温，冷却，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将步骤1所得混合物A、硬脂酸1～5份、二氧化锰2～4份、有机膨润土3～6份混合，球磨，得到混合物B；
步骤3，以重量份计，将步骤2所得混合物B与镁粉50～80份混合，在真空条件下熔炼，冷却，即得。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中升温速度是10℃/min。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中保温时间是10～15min。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中有机膨润土的平均粒径是100～300μm。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中熔炼温度为500～600℃，熔炼时间为10～15min，真空度为1～3MPa。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中还需要加入三氧化钨份1～3份。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中还需要加入氧化锌粉1～2份。
本发明的镁合金材料具有高拉伸强度、高硬度与韧度以及高密度的特点。
具体实施方式
实施例1
一种镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将二氧化硅3份、氧化镍粉1份、硅酸钙2份、碳酸钠0.8份混合，置于马弗炉中500℃保温10min，马弗炉的升温速度为10℃/min，冷却，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将步骤1所得混合物A、硬脂酸1份、二氧化锰2份、有机膨润土(平均粒径是100μm)3份混合，球磨，得到混合物B；
步骤3，以重量份计，将步骤2所得混合物B与镁粉50～80份混合，在真空条件下熔炼，熔炼温度为500℃、熔炼时间为10min、真空度为1MPa，冷却，即得。
实施例2
一种镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将二氧化硅5份、氧化镍粉2份、硅酸钙6份、碳酸钠1.4份混合，置于马弗炉中550℃保温15min，马弗炉的升温速度为10℃/min，冷却，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将步骤1所得混合物A、硬脂酸3份、二氧化锰3份、有机膨润土(平均粒径是200μm)5份混合，球磨，得到混合物B；
步骤3，以重量份计，将步骤2所得混合物B与镁粉65份混合，在真空条件下熔炼，熔炼温度为550℃、熔炼时间为12min、真空度为2MPa，冷却，即得。
实施例3
一种镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将二氧化硅4份、氧化镍粉3份、硅酸钙5份、碳酸钠1.8份混合，置于马弗炉中550℃保温10min，马弗炉的升温速度是10℃/min，冷却，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将步骤1所得混合物A、硬脂酸4份、二氧化锰3份、有机膨润土5份(平均粒径是150μm)混合，球磨，得到混合物B；
步骤3，以重量份计，将步骤2所得混合物B与镁粉70份混合，在真空条件下熔炼，熔炼温度为550℃、熔炼时间为10min、真空度为2MPa，冷却，即得。
实施例4
一种镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将二氧化硅8份、氧化镍粉4份、硅酸钙7份、碳酸钠3.5份混合，置于马弗炉中600℃保温15min，马弗炉的升温速度是10℃/min，冷却，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将步骤1所得混合物A、硬脂酸5份、二氧化锰4份、有机膨润土(平均粒径是300μm)6份混合，球磨，得到混合物B；
步骤3，以重量份计，将步骤2所得混合物B与镁粉80份混合，在真空条件下熔炼，熔炼温度为600℃、熔炼时间为15min、真空度为3MPa，冷却，即得。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：步骤2中还需要加入三氧化钨份1～3份。
一种镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将二氧化硅4份、氧化镍粉3份、硅酸钙5份、碳酸钠1.8份混合，置于马弗炉中550℃保温10min，马弗炉的升温速度是10℃/min，冷却，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将步骤1所得混合物A、硬脂酸4份、二氧化锰3份、有机膨润土5份(平均粒径是150μm)、三氧化钨份2份混合，球磨，得到混合物B；
步骤3，以重量份计，将步骤2所得混合物B与镁粉70份混合，在真空条件下熔炼，熔炼温度为550℃、熔炼时间为10min、真空度为2MPa，冷却，即得。
实施例6
本实施例与实施例5的区别在于：步骤2中还需要加入氧化锌粉1～2份。
一种镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将二氧化硅4份、氧化镍粉3份、硅酸钙5份、碳酸钠1.8份混合，置于马弗炉中550℃保温10min，马弗炉的升温速度是10℃/min，冷却，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将步骤1所得混合物A、硬脂酸4份、二氧化锰3份、有机膨润土5份(平均粒径是150μm)、氧化锌粉2份、三氧化钨份2份混合，球磨，得到混合物B；
步骤3，以重量份计，将步骤2所得混合物B与镁粉70份混合，在真空条件下熔炼，熔炼温度为550℃、熔炼时间为10min、真空度为2MPa，冷却，即得。
将上述实施例所得镁合金材料进行性能测试，具体结果见下表：
项目 拉伸强度/MPa 伸长率/％ 密度/g/cm3 硬度(HV)
实施例1 1035 4.45 7.54 714
实施例2 1058 4.52 7.43 723
实施例3 1072 4.68 7.48 745
实施例4 1046 4.51 7.35 732
实施例5 1123 4.97 7.89 769
实施例6 1257 5.37 8.14 798
由以上结果可知，本发明提供的镁合金材料拉伸强度达到了1035MPa以上，伸长率达到了4.45％以上，密度达到了7.35以上，硬度达到了HV714以上，具有高拉伸强度、高硬度与韧度以及高密度的特点。

Claims (7)

1.一种镁合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将二氧化硅3～8份、氧化镍粉1～4份、硅酸钙2～7份、碳酸钠0.8～3.5份混合，置于马弗炉中500～600℃保温，冷却，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将步骤1所得混合物A、硬脂酸1～5份、二氧化锰2～4份、有机膨润土3～6份混合，球磨，得到混合物B；
步骤3，以重量份计，将步骤2所得混合物B与镁粉50～80份混合，在真空条件下熔炼，冷却，即得。
2.根据权利要求1所述的镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤1中升温速度是10℃/min。
3.根据权利要求1所述的镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤1中保温时间是10～15min。
4.根据权利要求1所述的镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤2中有机膨润土的平均粒径是100～300μm。
5.根据权利要求1所述的镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤3中熔炼温度为500～600℃，熔炼时间为10～15min，真空度为1～3MPa。
6.根据权利要求1所述的镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤2中还需要加入三氧化钨份1～3份。
7.根据权利要求6所述的镁合金材料的制备方法，其特征在于：步骤2中还需要加入氧化锌粉1～2份。
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