CN105543523A - 一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化钼改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法 - Google Patents

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碳化钼改性的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Zr、稀土元素以及纳米级的Ti粉，获得了高强度、高耐热的合金材料，提高了元素的利用率，以聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液作为介质分散处理后的纳米碳化钼与其它金属元素混合的也更为充分，较之直接掺混的方法改性效果更为明显，制备的镁合金材料综合力学性能优良，耐蚀耐磨，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

一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化钼改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法

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碳化钼改性的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碳化钼改性的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碳化钼改性的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4-6wt.%、Zn粉2-3wt.%、Si粉0.1-0.2wt.%、Zr粉0.1-0.2wt.%、RE粉0.5-0.6wt.%、纳米Ti粉1-1.5wt.%、纳米碳化钼1-2wt.%、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碳化钼改性的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，随后投入纳米碳化钼，高速搅拌分散使得纳米碳化钼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Zr、稀土元素以及纳米级的Ti粉，获得了高强度、高耐热的合金材料，促进了元素间的反应速率，提高了元素的利用率，此外，以聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液作为介质，将碳化钼分散于其中，再将其与Mg粉混合研磨，使得纳米碳化钼均匀包裹分散于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，较之直接掺混的方法改性效果更为明显，制备的镁合金材料综合力学性能优良，耐蚀耐磨，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6wt.%、Zn粉2.5wt.%、Si粉0.1wt.%、Zr粉0.1wt.%、RE粉0.5wt.%、纳米Ti粉1.5wt.%、纳米碳化钼1.5wt.%、聚乙烯吡咯烷酮0.02wt.%、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，随后投入纳米碳化钼，高速搅拌分散使得纳米碳化钼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1.5:1；

（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725℃进行熔炼处理，待物料完全熔融后保温放置25min，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：334MPa，延伸率：13.2%，硬度：140HV，200℃条件下抗拉强度达到318MPa，延伸率为10.5%，且耐磨性较同种类的普通镁合金提高62.3%。

Claims (2)

1.一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化钼改性的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4-6wt.%、Zn粉2-3wt.%、Si粉0.1-0.2wt.%、Zr粉0.1-0.2wt.%、RE粉0.5-0.6wt.%、纳米Ti粉1-1.5wt.%、纳米碳化钼1-2wt.%、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碳化钼改性的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，随后投入纳米碳化钼，高速搅拌分散使得纳米碳化钼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。