CN109554569A - 一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法 - Google Patents

一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109554569A
CN109554569A CN201811485274.9A CN201811485274A CN109554569A CN 109554569 A CN109554569 A CN 109554569A CN 201811485274 A CN201811485274 A CN 201811485274A CN 109554569 A CN109554569 A CN 109554569A
Authority
CN
China
Prior art keywords
furnace
magnesium alloy
jet mixing
temperature
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811485274.9A
Other languages
English (en)
Inventor
赵宇宏
陈利文
李沐奚
候华
张婷
梁建权
李利民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN201811485274.9A priority Critical patent/CN109554569A/zh
Publication of CN109554569A publication Critical patent/CN109554569A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2218—Cooling or heating equipment for dies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1073—Infiltration or casting under mechanical pressure, e.g. squeeze casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C22C2026/002—Carbon nanotubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法，是针对碳材料作为增强体易在镁合金基体中发生团聚、制备过程复杂、易产生不良的界面反应等问题，采用石墨烯和碳纳米管作为镁合金的增强体，经真空气氛熔炼炉熔炼、旋喷搅拌炉内半固态复合搅拌混合、半固态激冷挤压，制得复合材料，以提高镁合金基体的力学性能；此制备方法工艺先进，数据精确翔实，复合材料的组织致密性好，无缩孔、缩松缺陷，金相组织中α‑Mg相由球状和近球状晶粒组成，树枝状晶粒基本消失，晶粒尺寸明显细化，石墨烯与碳纳米管在镁合金基体中分散均匀，界面结合良好，抗拉强度达275Mpa，延伸率达5.8％，硬度达95HV，是先进的碳材料与镁合金复合集成的制备方法。

Description

一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法，属有色金属复合材料制备及应用的技术领域。
背景技术
镁合金具有低密度、高比强度、高比模量，良好的导热性、导电性、耐磨性、高温性能，低的热膨胀系数，高的尺寸稳定性等优异的综合性能，故在航空航天、军事、交通和通讯等工业领域应用前景极其广泛，但其强度不够高、弹性模量低及塑性差等问题有待进一步解决。石墨烯、碳纳米管新型碳材料具有高导电性、高导热性和高的力学性能，这些优异的性能使其作为金属基材料的增强体具有广阔的应用前景。
用石墨烯、碳纳米管作为增强体制备的镁基复合材料比镁合金具备更优异的性能。但是，碳材料增强镁基复合材料的性能并没有达到预期的效果，原因主要有以下几个方面：首碳材料与镁合金基体润湿性差，很难实现其在基体中均匀分散，极易造成碳在基体中的团聚；碳材料增强镁基复合材料的制备过程复杂，大多数采用混粉+压实+烧结+挤压+热处理的工艺路线，工艺复杂，耗时长且成本高；由于成型温度高，碳与金属基体极易发生不良的界面反应，生产脆性相，造成复合材料性能下降。
发明内容
发明目的
本发明的目的是针对背景技术的不足，采用石墨烯和碳纳米管作为镁合金的增强体，经真空气氛熔炼炉熔炼、旋喷搅拌炉内半固态复合搅拌混合、半固态激冷挤压，制得复合材料，以提高镁合金基体的力学性能。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为：镁合金、石墨烯、碳纳米管、镁粉、铝粉、无水乙醇、氩气、氮气、氧化镁脱模剂、石墨润滑油，其准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位
制备方法如下：
(1)制备半固态激冷挤压模具
半固态激冷挤压模具用热作模具钢制造，固定模、活动模型腔表面粗糙度均为：Ra0.08-0.16μm；
(2)混粉
称取石墨烯125g±1g、碳纳米管375g±1g、镁粉4550g±1g、铝粉450g±1g，放入到V型混粉机中进行混粉，V型混粉机旋转速率为20r/min，混粉时间为35min，成混合颗粒；
(3)球磨
将混合颗粒分批次进行球磨，将混合颗粒置于球磨机的真空球磨罐内，磨球与粉体的体积比为4:1，封闭真空球磨罐，将真空球磨罐抽取真空，使真空球磨罐内压强为2Pa，向真空球磨罐内通入氩气，使罐内压强保持在1个大气压；
开启球磨机进行球磨，球磨时间1h，关闭球磨机，停止球磨15min，然后再次开启球磨机，球磨时间1.5h，球磨后成混合粉末；
(4)镁合金切块
将镁合金25000g±1g置于钢质平板上，用机械切块，块体尺寸≤20mm×40mm×40mm；
(5)熔炼镁合金液
镁合金液的熔炼是在真空气氛熔炼炉内进行的，是经过预热、氩气气氛保护下熔炼、保温过程来实现的；
①清理熔炼坩埚，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚内部，使表面清洁，用无水乙醇清洗熔炼坩埚内表面，使其洁净；
②预热镁合金块，将切制的镁合金块置于预热炉内，进行预热，预热温度为205℃，备用；
③预热熔炼坩埚，开启真空气氛熔炼炉加热器，预热熔炼坩埚，预热温度250℃，保温20min后关闭真空气氛熔炼炉加热器；
④将预热的镁合金块置于预热的熔炼坩埚内，密闭真空气氛熔炼炉；
开启真空气氛熔炼炉真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强为2Pa；
开启真空气氛熔炼炉加热器，当温度升至300℃时，向真空气氛熔炼炉内通入氩气，氩气通入速度200cm3/min，使炉内压强保持在1个大气压，并由真空气氛熔炼炉出气管和真空气氛熔炼炉出气阀调控；
继续加热熔炼，熔炼温度750℃±1℃，恒温保温20min；
⑤降温至700℃±1℃，恒温保温10min，成镁合金液；
(6)半固态合金熔体复合搅拌
①密闭旋喷搅拌炉，开启旋喷搅拌炉真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强为2Pa；
②开启旋喷搅拌炉加热器，预热旋喷搅拌坩埚，预热温度250℃；
当温度升至250℃时，开启旋喷搅拌炉进气阀，通过旋喷搅拌炉进气管，向旋喷搅拌炉内通入氩气，氩气通入速度200cm3/min，使炉内压强保持在1个大气压，并由旋喷搅拌炉出气管和旋喷搅拌炉出气阀调控；
在250℃保温15min，然后继续加热至595℃，保温10min；
③开启真空气氛熔炼炉电磁泵，将镁合金液通过输料管输送到旋喷搅拌坩埚内；
调节旋喷搅拌炉内的温度，保持炉内温度为585℃±1℃，恒温保温10min，开启并调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转数为85r/min，恒温搅拌15min，成半固态合金熔体；
④将混合粉末放入旋喷搅拌装置控制器的混合粉末加入口，开启混合粉末输入管，在氩气的作用下，将混合粉末通过旋喷搅拌装置加入到半固态合金熔体中；
⑤开启超声波振动装置，超声波频率为110kHz；调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转数为65r/min，搅拌时间5min；
⑥关闭旋喷搅拌装置控制器，开启电磁搅拌装置，搅拌频率为30Hz，搅拌功率55kw，恒温搅拌时间5min；
⑦关闭电磁搅拌装置，开启并调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转数为65r/min，搅拌时间10min；
⑧关闭旋喷搅拌装置控制器，开启电磁搅拌装置，搅拌频率为45Hz，搅拌功率65kw，恒温搅拌时间5min；
⑨关闭电磁搅拌装置，开启并调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转数为55r/min，在超声波振动装置辅助下继续搅拌5min；
(7)半固态激冷挤压
①预热半固态激冷挤压模具、料缸
通过挤压模芯循环油路预热半固态激冷挤压模具，预热温度为285℃，通过料缸保温套预热料缸，预热温度为305℃，将氧化镁脱模剂均匀喷涂在模具型腔表面和料缸内壁，厚度为0.1mm；
②开启激冷装置冷却循环水路，水温为20℃；
③将石墨润滑油注入料缸与冲头之间的间隙中，进行润滑；
④合模，通过保护气进气管和保护气进气口向料缸中注入保护气，采用氩气与氮气混合气体作为保护气，氩气与氮气体积比为1:3，保护气注入速度为60cm3/s，注入时间为20s；
⑤关闭旋喷搅拌装置和超声波振动装置，开启旋喷搅拌炉电磁泵，将半固态合金熔体通过出料管和料缸进料管输送到料缸中；
⑥冲头向上顶出，顶出速度为35mm/s，推动半固态合金熔体进入激冷装置；冲头停止运行，半固态合金熔体在激冷装置内冷却10s，冲头继续向上顶出，顶出速度为8mm/s，进行保压，保压压力为255Mpa，恒压保压时间为10s；
⑤开模，脱模，将制备的棒状复合材料取出；
⑥冷却，将复合材料放置在钢质平板上，自然冷却至25℃；
(8)清理、清洗
清理复合材料各部及周边，用400目砂纸打磨铸件表面，然后用无水乙醇清洗，清洗后晾干；
(9)检测、分析、表征
对铸件的形貌、金相组织结构、力学性能进行检测、分析、表征；
用金相显微镜进行金相组织分析；
用X射线衍射仪进行衍射强度分析；
用电子万能试验机进行抗拉强度及延伸率分析；
用维氏硬度计进行硬度分析；
结论：镁合金复合材料的组织致密性好，无缩孔、缩松缺陷，金相组织中α-Mg相由球状和近球状晶粒组成，树枝状晶粒基本消失，晶粒尺寸明显细化，石墨烯与碳纳米管在镁合金基体中分散均匀，界面结合良好，抗拉强度达275Mpa，延伸率达5.8％，硬度达95HV。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对碳材料作为增强体易在镁合金基体中发生团聚、制备过程复杂、易产生不良的界面反应等问题，采用石墨烯和碳纳米管作为镁合金的增强体，经真空气氛熔炼炉熔炼、旋喷搅拌炉内半固态复合搅拌混合、半固态激冷挤压，制得复合材料，以提高镁合金基体的力学性能；此制备方法工艺先进，数据精确翔实，复合材料的组织致密性好，无缩孔、缩松缺陷，金相组织中α-Mg相由球状和近球状晶粒组成，树枝状晶粒基本消失，晶粒尺寸明显细化，石墨烯与碳纳米管在镁合金基体中分散均匀，界面结合良好，抗拉强度达275Mpa，延伸率达5.8％，硬度达95HV，是先进的碳材料与镁合金复合集成的制备方法。
附图说明
图1、半固态合金熔体制备状态图；
图2、半固态激冷挤压状态图；
图3、复合材料金相组织图；
图4、复合材料X射线衍射强度图谱；
图中所示，附图标记清单如下：
1、总控制柜，2、真空气氛熔炼炉，3、旋喷搅拌炉，4、真空气氛熔炼炉电磁泵，5、旋喷搅拌炉电磁泵，6、旋喷搅拌装置，7、旋喷搅拌装置控制器，8、第一氩气瓶，9、第二氩气瓶，10、真空气氛熔炼炉进气管，11、真空气氛熔炼炉进气阀，12、真空气氛熔炼炉出气管，13、真空气氛熔炼炉出气阀，14、旋喷搅拌炉进气管，15、旋喷搅拌炉进气阀，16、旋喷搅拌炉出气管，17、旋喷搅拌炉出气阀，18、第一电缆，19、第二电缆，20、第三电缆，21、熔炼坩埚，22、真空气氛熔炼炉加热器，23、真空气氛熔炼炉真空泵，24、镁合金液，25、输料管，26、输料管保温套，27、旋喷搅拌坩埚，28、旋喷搅拌炉加热器，29、旋喷搅拌炉真空泵，30、超声波振动装置，31、半固态合金熔体，32、氩气，33、出料管，34、混合粉末加入口，35、搅拌电机，36、变速器，37、旋转接头，38、混合粉末输入管，39、电磁搅拌装置，40、出料管保温套，41、活动模，42、固定模，43、挤压模芯，44、激冷装置，45、激冷装置隔热板，46、激冷装置冷却循环水路，47、挤压模芯循环油路，48、保护气进气管，49、保护气进气口，50、料缸，51、料缸保温套，52、测温装置，53、挤压推杆，54、冲头，55、料缸进料管，56、料缸进料管保温套，57、复合材料。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明：
图1所示，为半固态合金熔体制备状态图，各部位置、连接关系要正确，安装牢固；
整套制备装置主要由总控制柜1、真空气氛熔炼炉2、旋喷搅拌炉3、真空气氛熔炼炉电磁泵4、旋喷搅拌炉电磁泵5、旋喷搅拌装置6、旋喷搅拌装置控制器7组成；
总控制柜1通过第一电缆18控制真空气氛熔炼炉2、旋喷搅拌炉3、真空气氛熔炼炉电磁泵4、旋喷搅拌炉电磁泵5、真空气氛熔炼炉真空泵23、旋喷搅拌炉真空泵29、超声波振动装置30、电磁搅拌装置39的工作状态；总控制柜1左侧连接第一氩气瓶8，总控制柜1通过真空气氛熔炼炉进气管10、真空气氛熔炼炉进气阀11与真空气氛熔炼炉2连接，真空气氛熔炼炉2通过真空气氛熔炼炉出气管12、真空气氛熔炼炉出气阀13来调节炉内压强；总控制柜1通过旋喷搅拌炉进气管14、旋喷搅拌炉进气阀15与旋喷搅拌炉3连接，旋喷搅拌炉3通过旋喷搅拌炉出气管16、旋喷搅拌炉出气阀17来调节炉内压强；
镁合金液24是在真空气氛熔炼炉2的熔炼坩埚21内进行熔炼的，熔炼坩埚21周围设有真空气氛熔炼炉加热器22，真空气氛熔炼炉2依靠真空气氛熔炼炉电磁泵4、输料管25与旋喷搅拌炉3相连接，输料管25外部设有输料管保温套26；开启真空气氛熔炼炉电磁泵4，可将镁合金液24通过输料管25输送到旋喷搅拌炉3的旋喷搅拌坩埚27内；
旋喷搅拌坩埚27周围设有旋喷搅拌炉加热器28，在旋喷搅拌坩埚27的下部设有超声波振动装置30，旋喷搅拌坩埚27的周围设有电磁搅拌装置39，旋喷搅拌装置6的搅拌端部置于旋喷搅拌坩埚27内的半固态合金熔体31中；
旋喷搅拌装置6依靠搅拌电机35提供动力，搅拌电机35通过变速器36与旋喷搅拌装置6连接，旋喷搅拌装置控制器7通过第二电缆19来控制旋喷搅拌装置6的运动状态，旋喷搅拌装置控制器7通过第三电缆20与总控制柜1连接；
旋喷搅拌装置控制器7左侧与第二氩气瓶9相连接，旋喷搅拌装置控制器7上设有混合粉末加入口34，混合粉末加入口34通过混合粉末输入管38、旋转接头37与旋喷搅拌装置6连接，开启混合粉末输入管38，在氩气的作用下，将混合粉末通过旋喷搅拌装置6加入到半固态合金熔体31中，超声波振动装置30辅助半固态合金熔体31中的氩气32排出，电磁搅拌装置39可以对半固态合金熔体31进行搅拌；
旋喷搅拌坩埚27与旋喷搅拌炉电磁泵5连接，旋喷搅拌炉电磁泵5连接出料管33，出料管33外部设有出料管保温套40。
图2所示，为半固态激冷挤压状态图，半固态激冷挤压模具由活动模41、固定模42、挤压模芯43、激冷装置44组成；
挤压模芯43安装在固定模42中心部位，挤压模芯43上设有挤压模芯循环油路47，激冷装置44安装在料缸50与固定模42的中间，激冷装置44外围设有激冷装置隔热板45，内部设有激冷装置冷却循环水路46；
料缸50内部设有测温装置52、外部设有料缸保温套51，左侧设有料缸进料管55，料缸进料管55外部设有料缸进料管保温套56，料缸进料管55内部连接保护气进气口49与保护气进气管48，料缸内部设有挤压推杆53和冲头54；
挤压推杆53、冲头54、料缸50、激冷装置44、挤压模芯43、固定模42、活动模41同轴安装；
模具冲头54向上顶出，推动半固态合金熔体31经过激冷装置44，并挤压成型为复合材料57。
图3所示，为复合材料金相组织图，如图所示，复合材料的组织致密性好，无缩孔、缩松缺陷，金相组织中α-Mg相由球状和近球状晶粒组成，树枝状晶粒基本消失，晶粒尺寸明显细化，石墨烯与碳纳米管在镁合金基体中分散均匀，界面结合良好。
图4所示，为复合材料X射线衍射强度图谱，如图所示，复合材料内部存在Mg相、Mg17Al12相及C相。

Claims (2)

1.一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法，其特征在于：
使用的化学物质材料为：镁合金、石墨烯、碳纳米管、镁粉、铝粉、无水乙醇、氩气、氮气、氧化镁脱模剂、石墨润滑油，其准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位
制备方法如下：
(1)制备半固态激冷挤压模具
半固态激冷挤压模具用热作模具钢制造，固定模、活动模型腔表面粗糙度均为：Ra0.08-0.16μm；
(2)混粉
称取石墨烯125g±1g、碳纳米管375g±1g、镁粉4550g±1g、铝粉450g±1g，放入到V型混粉机中进行混粉，V型混粉机旋转速率为20r/min，混粉时间为35min，成混合颗粒；
(3)球磨
将混合颗粒分批次进行球磨，将混合颗粒置于球磨机的真空球磨罐内，磨球与粉体的体积比为4:1，封闭真空球磨罐，将真空球磨罐抽取真空，使真空球磨罐内压强为2Pa，向真空球磨罐内通入氩气，使罐内压强保持在1个大气压；
开启球磨机进行球磨，球磨时间1h，关闭球磨机，停止球磨15min，然后再次开启球磨机，球磨时间1.5h，球磨后成混合粉末；
(4)镁合金切块
将镁合金25000g±1g置于钢质平板上，用机械切块，块体尺寸≤20mm×40mm×40mm；
(5)熔炼镁合金液
镁合金液的熔炼是在真空气氛熔炼炉内进行的，是经过预热、氩气气氛保护下熔炼、保温过程来实现的；
①清理熔炼坩埚，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚内部，使表面清洁，用无水乙醇清洗熔炼坩埚内表面，使其洁净；
②预热镁合金块，将切制的镁合金块置于预热炉内，进行预热，预热温度为205℃，备用；
③预热熔炼坩埚，开启真空气氛熔炼炉加热器，预热熔炼坩埚，预热温度250℃，保温20min后关闭真空气氛熔炼炉加热器；
④将预热的镁合金块置于预热的熔炼坩埚内，密闭真空气氛熔炼炉；
开启真空气氛熔炼炉真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强为2Pa；
开启真空气氛熔炼炉加热器，当温度升至300℃时，向真空气氛熔炼炉内通入氩气，氩气通入速度200cm3/min，使炉内压强保持在1个大气压，并由真空气氛熔炼炉出气管和真空气氛熔炼炉出气阀调控；
继续加热熔炼，熔炼温度750℃±1℃，恒温保温20min；
⑤降温至700℃±1℃，恒温保温10min，成镁合金液；
(6)半固态合金熔体复合搅拌
①密闭旋喷搅拌炉，开启旋喷搅拌炉真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强为2Pa；
②开启旋喷搅拌炉加热器，预热旋喷搅拌坩埚，预热温度250℃；
当温度升至250℃时，开启旋喷搅拌炉进气阀，通过旋喷搅拌炉进气管，向旋喷搅拌炉内通入氩气，氩气通入速度200cm3/min，使炉内压强保持在1个大气压，并由旋喷搅拌炉出气管和旋喷搅拌炉出气阀调控；
在250℃保温15min，然后继续加热至595℃，保温10min；
③开启真空气氛熔炼炉电磁泵，将镁合金液通过输料管输送到旋喷搅拌坩埚内；
调节旋喷搅拌炉内的温度，保持炉内温度为585℃±1℃，恒温保温10min，开启并调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转数为85r/min，恒温搅拌15min，成半固态合金熔体；
④将混合粉末放入旋喷搅拌装置控制器的混合粉末加入口，开启混合粉末输入管，在氩气的作用下，将混合粉末通过旋喷搅拌装置加入到半固态合金熔体中；
⑤开启超声波振动装置，超声波频率为110kHz；调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转数为65r/min，搅拌时间5min；
⑥关闭旋喷搅拌装置控制器，开启电磁搅拌装置，搅拌频率为30Hz，搅拌功率55kw，恒温搅拌时间5min；
⑦关闭电磁搅拌装置，开启并调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转数为65r/min，搅拌时间10min；
⑧关闭旋喷搅拌装置控制器，开启电磁搅拌装置，搅拌频率为45Hz，搅拌功率65kw，恒温搅拌时间5min；
⑨关闭电磁搅拌装置，开启并调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转数为55r/min，在超声波振动装置辅助下继续搅拌5min；
(7)半固态激冷挤压
①预热半固态激冷挤压模具、料缸
通过挤压模芯循环油路预热半固态激冷挤压模具，预热温度为285℃，通过料缸保温套预热料缸，预热温度为305℃，将氧化镁脱模剂均匀喷涂在模具型腔表面和料缸内壁，厚度为0.1mm；
②开启激冷装置冷却循环水路，水温为20℃；
③将石墨润滑油注入料缸与冲头之间的间隙中，进行润滑；
④合模，通过保护气进气管和保护气进气口向料缸中注入保护气，采用氩气与氮气混合气体作为保护气，氩气与氮气体积比为1:3，保护气注入速度为60cm3/s，注入时间为20s；
⑤关闭旋喷搅拌装置和超声波振动装置，开启旋喷搅拌炉电磁泵，将半固态合金熔体通过出料管和料缸进料管输送到料缸中；
⑥冲头向上顶出，顶出速度为35mm/s，推动半固态合金熔体进入激冷装置；冲头停止运行，半固态合金熔体在激冷装置内冷却10s，冲头继续向上顶出，顶出速度为8mm/s，进行保压，保压压力为255Mpa，恒压保压时间为10s；
⑤开模，脱模，将制备的棒状复合材料取出；
⑥冷却，将复合材料放置在钢质平板上，自然冷却至25℃；
(8)清理、清洗
清理复合材料各部及周边，用400目砂纸打磨铸件表面，然后用无水乙醇清洗，清洗后晾干；
(9)检测、分析、表征
对铸件的形貌、金相组织结构、力学性能进行检测、分析、表征；
用金相显微镜进行金相组织分析；
用X射线衍射仪进行衍射强度分析；
用电子万能试验机进行抗拉强度及延伸率分析；
用维氏硬度计进行硬度分析。
2.根据权利要求1所述的一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法，其特征在于：
复合材料的组织致密性好，无缩孔、缩松缺陷，金相组织中α-Mg相由球状和近球状晶粒组成，树枝状晶粒基本消失，晶粒尺寸明显细化，石墨烯与碳纳米管在镁合金基体中分散均匀，界面结合良好。
CN201811485274.9A 2018-12-06 2018-12-06 一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法 Pending CN109554569A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811485274.9A CN109554569A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811485274.9A CN109554569A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109554569A true CN109554569A (zh) 2019-04-02

Family

ID=65868959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811485274.9A Pending CN109554569A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109554569A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113579194A (zh) * 2021-07-15 2021-11-02 伯乐智能装备有限公司 一种轻合金产品
CN115608994A (zh) * 2022-09-22 2023-01-17 哈尔滨理工大学 一种镁基复合材料板条制备与成形工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170005267A (ko) * 2015-07-02 2017-01-12 서울대학교산학협력단 항복강도 및 크리프 특성이 우수한 주조용 마그네슘합금
CN107385299A (zh) * 2017-06-27 2017-11-24 郑州轻研合金科技有限公司 一种高模高强镁基复合材料及其制备方法
CN108048680A (zh) * 2018-01-18 2018-05-18 中北大学 一种镁基复合材料半固态间接挤压铸造成型方法
CN108251679A (zh) * 2018-01-18 2018-07-06 中北大学 一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170005267A (ko) * 2015-07-02 2017-01-12 서울대학교산학협력단 항복강도 및 크리프 특성이 우수한 주조용 마그네슘합금
CN107385299A (zh) * 2017-06-27 2017-11-24 郑州轻研合金科技有限公司 一种高模高强镁基复合材料及其制备方法
CN108048680A (zh) * 2018-01-18 2018-05-18 中北大学 一种镁基复合材料半固态间接挤压铸造成型方法
CN108251679A (zh) * 2018-01-18 2018-07-06 中北大学 一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘静安等: "《简明镁合金材料手册》", 31 August 2016, 冶金工业出版社 *
赵浩峰: "《现代压力铸造技术》", 30 April 2003, 中国标准出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113579194A (zh) * 2021-07-15 2021-11-02 伯乐智能装备有限公司 一种轻合金产品
CN115608994A (zh) * 2022-09-22 2023-01-17 哈尔滨理工大学 一种镁基复合材料板条制备与成形工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108048680B (zh) 一种镁基复合材料半固态间接挤压铸造成型方法
CN107881373B (zh) 一种超声辅助旋喷搅拌制备准晶增强铝基复合材料的方法
CN109666818A (zh) 一种碳材料与铝合金复合集成的制备方法
CN108060321A (zh) 一种石墨烯增强铝基复合材料的制备方法
US10799947B2 (en) Method of semi-solid indirect squeeze casting for magnesium-based composite material
CN107326210B (zh) 一种混合颗粒增强型铝基复合材料的挤压铸造方法
CN108467962B (zh) 一种镁锌钇准晶和碳化硼混合增强型镁基复合材料的制备方法
CN109402442A (zh) 一种石墨烯增强铝基复合材料的压铸制备方法
CN108746628B (zh) 一种注射成型制备石墨烯增强镁基复合材料的方法
Jiang et al. Correlation of microstructure with mechanical properties and fracture behavior of A356-T6 aluminum alloy fabricated by expendable pattern shell casting with vacuum and low-pressure, gravity casting and lost foam casting
CN108251679B (zh) 一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法
KR100682372B1 (ko) 반응고/반용융 마그네슘 합금의 고온 챔버 다이캐스팅 장치및 반용융 상태의 마그네슘 합금을 이용한 제품 제조방법
CN105312520B (zh) 制造碳化硅颗粒增强铝基复合型材的连续铸轧方法及设备
CN104988343B (zh) 一种气冷多管搅拌制备轻合金半固态浆料的装置及方法
CN109554569A (zh) 一种碳材料与镁合金复合集成的制备方法
CN109732052A (zh) 一种滤波腔体的压铸方法
CN109763080A (zh) 一种压铸铝合金的熔炼低温固溶热处理方法
CN103014387A (zh) 一种掺杂SiC颗粒的镁基复合材料的制备方法
CN104611596A (zh) 一种准晶增强型铝基复合材料的制备方法
CN103586427B (zh) 激冷机械搅拌制备镁合金液态/半固态熔体的方法及装置
CN109022981A (zh) 一种高强度铸造镁锌合金锭的制备方法
CN110076333A (zh) 利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法
KR20160033645A (ko) 압출용 마그네슘 합금 빌렛의 제조방법
CN109371273A (zh) 一种石墨烯增强镁基复合材料的压铸制备方法
CN108611505A (zh) 一种自生准晶增强型镁合金材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190402

RJ01 Rejection of invention patent application after publication