CN105256209A - 一种用于铸造汽车零部件的纳米氧化钇改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及镁合金制备技术领域,具体涉及一种用于铸造汽车零部件的纳米氧化钇改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法,该材料属于Mg-Al-Zn系高耐热合金,并在其中掺混了Sc、Nd等元素,改善了合金的组织结构,力学性能获得提升,此外,以聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液作为介质,将纳米氧化钇分散于其中,再将其与Mg粉混合研磨,从而将纳米氧化钇均匀包裹分散于Mg粉中,在后续的熔炼过程中与其它金属元素混合的也更为充分,较传统的直接掺混方式更为高效,改性效果显著稳定,制备的镁合金材料硬度高,耐蚀性和耐磨性好,以此材料制备的汽车零部件加工性能和使用性能均得到改善。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金材料制备技术领域,具体涉及一种用于铸造汽车零部件的纳米氧化钇改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法。
背景技术
镁合金材料在汽车零部件制造领域应用较为广泛,市场需求量也逐步攀升,镁合金材料具有质量密度小、减振性能好、比强度和比刚度高、熔点低、铸造性能好、更利用汽车轻量化等优点,虽然镁合金材料具备这些优点,但是目前镁合金材料在汽车中的应用还十分有限,导致这一现象的原因主要有:镁合金存在高温蠕变性差、不耐环境腐蚀;高性能镁合金生产成本较高。
目前镁合金的种类主要有Mg-Al-Zn系高韧性合金、Mg-Al系耐热合金、Mg-Zn系耐热合金以及Mg-Zn-RE、Mg-RE等几种,其中Mg-Al系耐热合金种类最多,加入不同的元素配比可以获得不同性能特性的Mg-Al系列合金,这些合金材料固然存在其独有的优势,也存在一些缺陷,现有的问题主要集中在生产成本较高、材料利用率低等方面,在实际应用仍受到限制,因此,未来的研究方面主要集中在用部分其他元素代替稀土元素,以降低生产成本以及更高效的综合各元素的强化作用,抑制单一元素的不良影响,改善单一的生产方式,获得综合性能更为优良的合金材料。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷,本发明提供一种用于铸造汽车零部件的纳米氧化钇改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法,为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种用于铸造汽车零部件的纳米氧化钇改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料,其特征在于,该镁合金材料由以下重量百分比的原料制成:Al粉5-6wt.%、Zn粉2-3wt.%、Si粉1-2wt.%、Sc粉0.01-0.02wt.%、Nd粉0.01-0.02wt.%、纳米氧化钇1-1.5wt.%、聚乙烯吡咯烷酮0.01-0.02wt.%、无水乙醇适量、杂质元素≤0.01wt.%、余量为Mg粉。
所述的一种用于铸造汽车零部件的纳米氧化钇改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料的制备方法为:
(1)先将聚乙烯吡咯烷酮投入适量无水乙醇中,配制成聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇,随后投入纳米氧化钇,高速搅拌分散使得纳米氧化钇在溶液中完全分散均匀,随后投入Mg粉,继续搅拌分散20-30min后将混合浆料投入球磨机中研磨搅拌40-50min,最后将所得浆料经干燥处理,完全除去无水乙醇,所得混合粉体备用,其中无水乙醇与Mg粉的体积比为1-1.5:1;
(2)将步骤(1)制备得到的混合粉体与其它剩余物料混合,充分搅拌混合均匀后投入电阻炉中,在保护气体氛围下边搅拌边加热至700-750℃进行熔炼处理,待物料完全熔融后保温放置20-30min,最后将所得熔体浇注压制成型,即得。
有益效果:本发明制备了Mg-Al-Zn系高耐热合金,并在其中掺混了Sc、Nd等元素,改善了合金的组织结构,力学性能获得提升,此外,以聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液作为介质,将纳米氧化钇分散于其中,再将其与Mg粉混合研磨,从而将纳米氧化钇均匀包裹分散于Mg粉中,在后续的熔炼过程中与其它金属元素混合的也更为充分,较传统的直接掺混方式更为高效,改性效果显著稳定,制备的镁合金材料硬度高,耐蚀性和耐磨性好,以此材料制备的汽车零部件加工性能和使用性能均得到改善。
具体实施方式
实施例
本实施例的镁合金材料由以下重量份的原料制成:Al粉5wt.%、Zn粉2.5wt.%、Si粉1.5wt.%、Sc粉0.01wt.%、Nd粉0.01wt.%、纳米氧化钇1.2wt.%、聚乙烯吡咯烷酮0.01wt.%、无水乙醇适量、杂质元素≤0.01wt.%、余量为Mg粉。
其制备方法为:
(1)先将聚乙烯吡咯烷酮投入适量无水乙醇中,配制成聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇,随后投入纳米氧化钇,高速搅拌分散使得纳米氧化钇在溶液中完全分散均匀,随后投入Mg粉,继续搅拌分散20min后将混合浆料投入球磨机中研磨搅拌40min,最后将所得浆料经干燥处理,完全除去无水乙醇,所得混合粉体备用,其中无水乙醇与Mg粉的体积比为1.2:1;
(2)将步骤(1)制备得到的混合粉体与其它剩余物料混合,充分搅拌混合均匀后投入电阻炉中,在保护气体氛围下边搅拌边加热至725℃进行熔炼处理,待物料完全熔融后保温放置20min,最后将所得熔体浇注压制成型,即得。
本实施例制得的镁合金取试样进行性能测试结果为:常温下的抗拉强度:305MPa,延伸率:11.6%,硬度:125HV,200℃条件下抗拉强度达到288MPa,延伸率为10.2%,且耐磨性较同种类的普通镁合金提高56%。
Claims (2)
1.一种用于铸造汽车零部件的纳米氧化钇改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料,其特征在于,该镁合金材料由以下重量百分比的原料制成:Al粉5-6wt.%、Zn粉2-3wt.%、Si粉1-2wt.%、Sc粉0.01-0.02wt.%、Nd粉0.01-0.02wt.%、纳米氧化钇1-1.5wt.%、聚乙烯吡咯烷酮0.01-0.02wt.%、无水乙醇适量、杂质元素≤0.01wt.%、余量为Mg粉。
2.如权利要求1所述的一种用于铸造汽车零部件的纳米氧化钇改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料的制备方法,其特征在于,所述的制备方法为:
(1)先将聚乙烯吡咯烷酮投入适量无水乙醇中,配制成聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇,随后投入纳米氧化钇,高速搅拌分散使得纳米氧化钇在溶液中完全分散均匀,随后投入Mg粉,继续搅拌分散20-30min后将混合浆料投入球磨机中研磨搅拌40-50min,最后将所得浆料经干燥处理,完全除去无水乙醇,所得混合粉体备用,其中无水乙醇与Mg粉的体积比为1-1.5:1;
(2)将步骤(1)制备得到的混合粉体与其它剩余物料混合,充分搅拌混合均匀后投入电阻炉中,在保护气体氛围下边搅拌边加热至700-750℃进行熔炼处理,待物料完全熔融后保温放置20-30min,最后将所得熔体浇注压制成型,即得。
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