CN106756353A - 一种耐冲击复合合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐冲击复合合金材料及其制备方法,所述耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜12.8‑13.6%、铍3.52‑3.79%、钴0.82‑1.64%、锗0.74‑0.96%、铈0.021‑0.024%、镧0.026‑0.037%,余量为镁;制备方法如下,按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为850‑940℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1152‑1264℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至450‑480℃的模具中,脱模后即得。本发明制备的耐冲击复合合金材料,通过合理设置配比、生产工艺和投放次序,形成的复合合金材料具有较好的综合力学性能,尤其具有强耐冲击性能,可以显著延长合金寿命,降低机械的损坏率,增加了安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域,具体是一种耐冲击复合合金材料及其制备方法。
背景技术
金属材料是指以金属或合金为基体,并以纤维,晶须,颗粒等为增强体的复合材料。按所用的基体金属的不同,使用温度范围为350~1200℃。其特点在力学方面为横向及剪切强度较高,韧性及疲劳等综合力学性能较好,同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数小、阻尼性好、不吸湿、不老化和无污染等优点。金属基复合材料可以发挥组元材料各自的优势,实现各组元材料资源的最优配置,节约贵重金属材料,实现单一金属不能满足的性能要求,具有很好的经济效益和社会效益。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。但传统的镁合金的应用主要是以模铸、压铸等铸造工艺生产产品,但产品容易出现晶粒粗大、组织疏松、成分偏析且力学性能偏低等缺陷,不能充分发挥镁合金的性能优势。目前,国内外均十分重视镁基合金的研究与开发,通过添加其他金属元素来实现优良的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐冲击复合合金材料及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜12.8-13.6%、铍3.52-3.79%、钴0.82-1.64%、锗0.74-0.96%、铈0.021-0.024%、镧0.026-0.037%,余量为镁。
作为本发明进一步的方案:所述耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜12.9-13.3%、铍3.58-3.72%、钴0.96-1.27%、锗0.74-0.96%、铈0.021-0.024%、镧0.028-0.035%,余量为镁。
作为本发明进一步的方案:所述耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜13.1%、铍3.65%、钴1.14%、锗0.82%、铈0.023%、镧0.031%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为850-940℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1152-1264℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至450-480℃的模具中,脱模后即得。
作为本发明进一步的方案:具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
作为本发明进一步的方案:具体步骤中熔炼温度为917℃。
作为本发明进一步的方案:具体步骤中精炼温度为1197℃。
作为本发明进一步的方案:具体步骤中最后浇注到预热至470℃的模具中。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明制备的耐冲击复合合金材料,通过合理设置配比、生产工艺和投放次序,形成的复合合金材料具有较好的综合力学性能,尤其具有强耐冲击性能,可以显著延长合金寿命,降低机械的损坏率,增加了安全系数。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜12.8%、铍3.52%、钴0.82%、锗0.74%、铈0.021%、镧0.026%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为850℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1152℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至450℃的模具中,脱模后即得;具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
实施例2
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜12.9%、铍3.58%、钴0.96%、锗0.74%、铈0.021%、镧0.028%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为890℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1180℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至460℃的模具中,脱模后即得;具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
实施例3
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜13.1%、铍3.65%、钴1.14%、锗0.82%、铈0.023%、镧0.031%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为917℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1197℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至470℃的模具中,脱模后即得;具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
实施例4
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜13.3%、铍3.72%、钴1.27%、锗0.96%、铈0.024%、镧0.035%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为920℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1230℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至480℃的模具中,脱模后即得;具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
实施例5
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜13.6%、铍3.79%、钴1.64%、锗0.96%、铈0.024%、镧0.037%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为940℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1264℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至480℃的模具中,脱模后即得;具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
对比例1
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜13.1%、铍3.65%、钴1.14%、锗0.82%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为917℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1197℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至470℃的模具中,脱模后即得;具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
对比例2
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜13.1%、锗0.82%、铈0.023%、镧0.031%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为917℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1197℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至470℃的模具中,脱模后即得;具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
对比例3
一种耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铍3.65%、钴1.14%、铈0.023%、镧0.031%,余量为镁。
一种耐冲击复合合金材料的制备方法,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为917℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1197℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至470℃的模具中,脱模后即得;具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
对比例4
中国专利“石墨烯增强镁基复合材料及其制备方法”(公开/公告号:CN105624457A),本实施方式的石墨烯增强纯镁基复合材料的工艺按以下步骤进行:(1)将片层尺寸为100μm的石墨烯粉末30g与粒径尺寸为50μm的纯镁颗粒470g进行时间为30min的球磨混合,球磨过程在氩气气氛下进行,且球磨罐材质为玛瑙罐,球磨转速为600rpm;石墨烯在混合粉末中的质量分数为6wt.%,球料比为15:1;(2)将步骤(1)中球磨处理得到的混合粉末置于乙醇溶剂中进行功率为200W、时间为120min的超声分散,同时伴有机械搅拌;随后,将所得混合溶液进行搅拌加热去溶剂及真空干燥,搅拌加热温度为35℃,真空干燥的温度为35℃,搅拌速率为600rpm,获得石墨烯/纯镁颗粒复合粉末;(3)将步骤(2)中得到的石墨烯/纯镁颗粒混合粉末在挤压模具中预热至300℃,以挤压比为16进行挤压成型,获得石墨烯/纯镁基前驱体;(4)将500g纯镁块(成分为0.005wt.%Al、0.001wt.%Zn、0.01wt.%Mn、0.01wt.%Si、余量为Mg)置入坩埚中加热熔化至液态,再将500g前驱体预热至200℃并加入到上述熔体中,对熔体加以搅拌后,浇铸于金属型模具中,获得石墨烯增强镁基复合材料,复合材料中石墨烯的含量为3wt.%。
综上所述,将本发明实施例1-5制备及对比例1-3制备的合金材料按照GB/T 1817-1995标准进行测试;本发明实施例1-5制备的合金材料冲击韧性为980-997MPa,而对比例1-3制备的合金材料冲击韧性仅为647-785MPa。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种耐冲击复合合金材料,其特征在于,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜12.8-13.6%、铍3.52-3.79%、钴0.82-1.64%、锗0.74-0.96%、铈0.021-0.024%、镧0.026-0.037%,余量为镁。
2.根据权利要求1所述的耐冲击复合合金材料,其特征在于,所述耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜12.9-13.3%、铍3.58-3.72%、钴0.96-1.27%、锗0.74-0.96%、铈0.021-0.024%、镧0.028-0.035%,余量为镁。
3.根据权利要求1所述的耐冲击复合合金材料,其特征在于,所述耐冲击复合合金材料,由以下质量百分比的合金元素熔炼而成:铜13.1%、铍3.65%、钴1.14%、锗0.82%、铈0.023%、镧0.031%,余量为镁。
4.一种如权利要求1-3任一所述的耐冲击复合合金材料的制备方法,其特征在于,具体步骤为:
按照铝合金材料中所需熔炼的元素,随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到364℃,随后放入陶瓷坩埚中进行熔炼,熔炼温度为850-940℃,熔炼时间为1h,熔炼后转移到中频感应加热炉精炼,精炼温度为1152-1264℃,精炼后进行捞渣;最后浇注到预热至450-480℃的模具中,脱模后即得。
5.根据权利要求4所述的耐冲击复合合金材料的制备方法,其特征在于,具体步骤中含各元素的纯金属粉末的纯度均大于99.97%。
6.根据权利要求4所述的耐冲击复合合金材料的制备方法,其特征在于,具体步骤中熔炼温度为917℃。
7.根据权利要求4所述的耐冲击复合合金材料的制备方法,其特征在于,具体步骤中精炼温度为1197℃。
8.根据权利要求4所述的耐冲击复合合金材料的制备方法,其特征在于,具体步骤中最后浇注到预热至470℃的模具中。
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