CN114433836A - 一种高强度az91d合金材料加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合金材料技术领域，具体是一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，包括以下步骤：配料步骤：准备石墨烯粉体、镁合金粉体材料和凹凸棒粘土粉；复合步骤：将配料步骤中的石墨烯粉体、镁合金粉体和凹凸棒粘土粉采用立式球磨机进行复合，得到复合粉体材料；干燥步骤：将复合粉体进行干燥处理；筛选步骤：将干后燥复合粉体进行筛选处理；包装步骤：将筛选后的复合粉体进行包装。本发明通过将墨烯粉体与AZ91D的镁合金粉体进行复合，使得复合材料制成的零部件的抗拉强度得到提高，并且制成的零部件的质量得到减轻，使得军工装备、航空航天设备抗破坏能力更强，并且使得设备更加的轻便。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体是一种高强度AZ91D合金材料加工工艺。
背景技术
AZ91D属于铸造镁合金类，主要依靠压力模具铸造辅以后加工的方式加工，可以用电泳等表面方式改变外观，特点是比强度高且耐腐蚀较纯镁大幅提高，主要用于军工装备、航空航天设备等设备的制造。
中国专利号201610901581.5公开了一种具有超细晶凝固组织的AZ91D合金的制备方法，包括以下步骤：(1)预处理：取AZ91D合金铸锭进行扩散退火，切割成试样；(2)试样高压凝固处理：将步骤(1)中试样置于CS-1B型高压六面顶压机中进行高压凝固处理，即得。
中国专利号201210017472.9公开了一种制备高强韧耐蚀镁合金的组合加工方法：第一步，连续等通道转角挤压加工：将铸态AZ91D镁合金块材切割成柱状试件，试件经常规预处理后与模具表面都均匀涂覆固体润滑剂，置入模具中随炉加热至230°C-300°C保温后进行连续多道次等通道转角挤压变形，相邻挤压道次之间试样旋转180°，实现合金组织超细化；第二步：后续微弧氧化表面处理：将第一步所得的试件切成构件所需的形状，试样表面经打磨、抛光、超声清洗后进行微弧氧化处理，将试样放入硅酸盐电解液中，在外加电压350-400V，占空比15-30%，频率400-600Hz的条件下，微弧氧化处理15-20min，最终得到兼备优良强韧性和耐蚀性的AZ91D镁合金合金块材。
现有技术的AZ91D制造出的零部件的抗冲击和抗拉伸能力较差，导致制造出的军工装备、航空航天设备较为笨重，且AZ91D材料在进行存放时容易被氧化，导致制成军工装备、航空航天设备的零部件的性能降低，使得其使用寿命降低的缺点，因此亟需研发一种高强度AZ91D合金材料加工工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，以解决上述背景技术中提出的材料制备的零部件的抗冲击和抗拉伸能力较差，以及存放时易于被氧化的问题。
本发明的技术方案是：一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，包括以下步骤：
配料步骤：准备石墨烯粉体、镁合金粉体材料和凹凸棒粘土粉；
复合步骤：将配料步骤中的石墨烯粉体、镁合金粉体和凹凸棒粘土粉采用立式球磨机进行复合，得到复合粉体材料；
干燥步骤：将复合粉体进行干燥处理；
筛选步骤：将干后燥复合粉体进行筛选处理；
包装步骤：将筛选后的复合粉体进行包装。
进一步地，在所述配料步骤中，石墨烯粉体为1—10层的石墨烯材料。
进一步地，在所述配料步骤中，石墨烯粉体所占的质量比例为0.1%—10%，镁合金粉体材料所占的质量比例为80%—99%，凹凸棒粘土粉所占的质量比例为0.1%—99%。
进一步地，在所述配料步骤中，镁合金粉体材料包括AZ91D粉体材料。
进一步地，在所述复合步骤中，立式球磨机转速为30—40Hz，复合时间为150min—200min。
进一步地，在所述干燥步骤中，复合粉体干燥时间为10min-800min。
进一步地，在所述配料步骤中，所述石墨烯粉体中87.8%以上小于9层，且69.6%以上小于6层。
进一步地，在所述配料步骤中，所述AZ91D粉体的粒度为10-50纳米，所述石墨烯粉体的颗粒尺寸分布在0.47-2.28µm之间。
进一步地，在所述筛选步骤中，对复合粉体进行去除磁性杂质。
进一步地，在所述包装步骤中，对复合粉体材料采用真空包装机进行包装，真空包装机工作环境中的空气湿度小于5%。
本发明通过改进在此提供一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
（1）本发明通过将墨烯粉体与AZ91D的镁合金粉体进行复合，使得复合材料制成的零部件的抗拉强度得到提高，并且制成的零部件的质量得到减轻，使得军工装备、航空航天设备抗破坏能力更强，并且使得设备更加的轻便。
（2）本发明利用真空包装机对复合粉体材料进行包装，并使得真空包装机在工作时的湿度小于5%，使得复合粉体材料能够长久保持干燥的状态，防止复合粉体材料长期暴露在空气中被氧化，使得制成的军工装备、航空航天设备使用寿命得到延长。
（3）本发明利用凹凸棒粘土粉加入镁合金粉体内部，使得复合后粉体材料的流速得到提高，进而使得得到的复合后粉体材料的使用性能得到提高，适合作为激光3D打印及精密铸造的新材料进行使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图1对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，包括以下步骤：
配料步骤：准备石墨烯粉体、镁合金粉体材料和凹凸棒粘土粉；
复合步骤：将配料步骤中的石墨烯粉体、镁合金粉体和凹凸棒粘土粉采用立式球磨机进行复合，得到复合粉体材料；
干燥步骤：将复合粉体进行干燥处理；
筛选步骤：将干后燥复合粉体进行筛选处理；
包装步骤：将筛选后的复合粉体进行包装。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体为1—10层的石墨烯材料。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体所占的质量比例为4%，镁合金粉体材料所占的质量比例为95%，凹凸棒粘土粉所占的质量比例为1%。
进一步地，在配料步骤中，镁合金粉体材料包括AZ91D粉体材料。
进一步地，在复合步骤中，立式球磨机转速为30Hz，复合时间为150min。
进一步地，在干燥步骤中，复合粉体干燥时间为800min。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体中87.8%以上小于9层，且69.6%以上小于6层。
进一步地，在配料步骤中，AZ91D粉体的粒度为10纳米，石墨烯粉体的颗粒尺寸分布在0.8µm之间。
进一步地，在筛选步骤中，对复合粉体进行去除磁性杂质。
进一步地，在包装步骤中，对复合粉体材料采用真空包装机进行包装，真空包装机工作环境中的空气湿度小于5%。
实施例二
一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，包括以下步骤：
配料步骤：准备石墨烯粉体、镁合金粉体材料和凹凸棒粘土粉；
复合步骤：将配料步骤中的石墨烯粉体、镁合金粉体和凹凸棒粘土粉采用立式球磨机进行复合，得到复合粉体材料；
干燥步骤：将复合粉体进行干燥处理；
筛选步骤：将干后燥复合粉体进行筛选处理；
包装步骤：将筛选后的复合粉体进行包装。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体为1—10层的石墨烯材料。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体所占的质量比例为8%，镁合金粉体材料所占的质量比例为87%，凹凸棒粘土粉所占的质量比例为10%。
进一步地，在配料步骤中，镁合金粉体材料包括AZ91D粉体材料。
进一步地，在复合步骤中，立式球磨机转速为30Hz，复合时间为150min。
进一步地，在干燥步骤中，复合粉体干燥时间为800min。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体中87.8%以上小于9层，且69.6%以上小于6层。
进一步地，在配料步骤中，AZ91D粉体的粒度为10纳米，石墨烯粉体的颗粒尺寸分布在0.8µm之间。
进一步地，在筛选步骤中，对复合粉体进行去除磁性杂质。
进一步地，在包装步骤中，对复合粉体材料采用真空包装机进行包装，真空包装机工作环境中的空气湿度小于5%。
实施例三
一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，包括以下步骤：
配料步骤：准备石墨烯粉体、镁合金粉体材料和凹凸棒粘土粉；
复合步骤：将配料步骤中的石墨烯粉体、镁合金粉体和凹凸棒粘土粉采用立式球磨机进行复合，得到复合粉体材料；
干燥步骤：将复合粉体进行干燥处理；
筛选步骤：将干后燥复合粉体进行筛选处理；
包装步骤：将筛选后的复合粉体进行包装。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体为1—10层的石墨烯材料。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体所占的质量比例为12%，镁合金粉体材料所占的质量比例为83%，凹凸棒粘土粉所占的质量比例为10%。
进一步地，在配料步骤中，镁合金粉体材料包括AZ91D粉体材料。
进一步地，在复合步骤中，立式球磨机转速为30Hz，复合时间为150min。
进一步地，在干燥步骤中，复合粉体干燥时间为800min。
进一步地，在配料步骤中，石墨烯粉体中87.8%以上小于9层，且69.6%以上小于6层。
进一步地，在配料步骤中，AZ91D粉体的粒度为10纳米，石墨烯粉体的颗粒尺寸分布在0.8µm之间。
进一步地，在筛选步骤中，对复合粉体进行去除磁性杂质。
进一步地，在包装步骤中，对复合粉体材料采用真空包装机进行包装，真空包装机工作环境中的空气湿度小于5%。
实施例一、实施例二和实施例三中采用的石墨烯粉体份数不同，其余参数一致，通过对最终得到的复合合金进行抗拉伸实验，并与传统的镁合金AZ91D对比，结果见下表：
| 材料 | 石墨烯含量 | AZ91D粉体含量 | 抗拉强度 |
| AZ91D合金 | 无 | 100% | 250mpa |
| 实施例一 | 4% | 95% | 760mpa |
| 实施例二 | 8% | 87% | 765mpa |
| 实施例三 | 12% | 83% | 780mpa |
由上表可知，复合镁合金粉体材料在进行复合前和复合后的力学指标进行对比，镁合金原粉体材料的制成的铸件的力学指标是，抗拉伸强度250mpa，通过添加石墨烯复合后，AZ91D复合材料的抗拉伸强度提高到750mpa以上，因此实施例三中的抗拉伸强度最高，因此实施例三中效果最佳。
本发明的工作原理为：配料步骤：准备石墨烯粉体、镁合金粉体材料和凹凸棒粘土粉；复合步骤：将配料步骤中的石墨烯粉体、镁合金粉体和凹凸棒粘土粉采用立式球磨机进行复合，得到复合粉体材料；干燥步骤：将复合粉体进行干燥处理；筛选步骤：将干后燥复合粉体进行筛选处理；包装步骤：将筛选后的复合粉体进行包装。AZ91D（镁合金）粉体复合材料具有力学性能比原粉体材料增强60%以上（可根据实际需要调整增强性能），比原材料构件减轻重量50%以上，非常适用应用于军工装备、航空航天等领域。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
配料步骤：准备石墨烯粉体、镁合金粉体材料和凹凸棒粘土粉；
复合步骤：将配料步骤中的石墨烯粉体、镁合金粉体和凹凸棒粘土粉采用立式球磨机进行复合，得到复合粉体材料；
干燥步骤：将复合粉体进行干燥处理；
筛选步骤：将干后燥复合粉体进行筛选处理；
包装步骤：将筛选后的复合粉体进行包装。
2.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述配料步骤中，石墨烯粉体为1—10层的石墨烯材料。
3.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述配料步骤中，石墨烯粉体所占的质量比例为0.1%—10%，镁合金粉体材料所占的质量比例为80%—99%，凹凸棒粘土粉所占的质量比例为0.1%—99%。
4.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述配料步骤中，镁合金粉体材料包括AZ91D粉体材料。
5.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述复合步骤中，立式球磨机转速为30—40Hz，复合时间为150min—200min。
6.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述干燥步骤中，复合粉体干燥时间为10min-800min。
7.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述配料步骤中，所述石墨烯粉体中87.8%以上小于9层，且69.6%以上小于6层。
8.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述配料步骤中，所述AZ91D粉体的粒度为10-50纳米，所述石墨烯粉体的颗粒尺寸分布在0.47-2.28µm之间。
9.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述筛选步骤中，对复合粉体进行去除磁性杂质。
10.根据权利要求1所述的一种高强度AZ91D合金材料加工工艺，其特征在于：在所述包装步骤中，对复合粉体材料采用真空包装机进行包装，真空包装机工作环境中的空气湿度小于5%。
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| CN111020262A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-17 | 安徽省沃尔森特种金属材料制备有限公司 | 一种石墨烯增强的铝合金的制备方法 |
| CN113430413A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-24 | 安徽省沃尔森特种金属材料制备有限公司 | 一种高强度az91d合金材料加工工艺 |
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2022
- 2022-01-27 CN CN202210098515.4A patent/CN114433836A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111020262A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-17 | 安徽省沃尔森特种金属材料制备有限公司 | 一种石墨烯增强的铝合金的制备方法 |
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