一种高强高塑性铸造镁基复合材料的原位强化制备方法及装置

摘要

本发明涉及一种高强高塑性铸造镁基复合材料的原位强化制备方法及装置，采用Mg‑9％Al合金为基体合金，在真空熔炼电阻炉中，通过向合金熔体中通入氮气，使其与合金熔体发生气/气和气/液反应，在合金熔体中原位形成均匀分布的AlN颗粒，从而制备出了最高抗拉强度为193MPa，伸长率为14％的AlN/Mg复合材料。该工艺和制备装置具有操作简单，绿色环保，成本低廉，能耗小，制备周期短的特点。而制备出来的镁基复合材料强度和塑性均优于相应的Mg‑Al合金(AZ91D)，且密度更小。

主权项

一种高强高塑性铸造镁基复合材料的原位强化制备装置，包括热电偶(1)、压力表(2)、放气阀(3)、抽真空管(4)、反应室(5)、坩埚(6)、Ar气通气管(9)和N₂通气管(11)；坩埚(6)位于反应室(5)的底部，热电偶(1)、抽真空管(4)、Ar气通气管(9)和N₂通气管(11)通入到反应室(5)内，抽真空管(4)上设有压力表(2)和放气阀(3)；其特征在于还包括保温室(10)、多通道通气孔(7)和搅拌叶片(8)；在反应室(5)上隔开一个空间作为保温室(10)，N₂通气管(11)在反应室(5)内的部分上设有搅拌叶片(8)，多通道通气孔(7)与N₂通气管(11)的底端相连；制备步骤如下：步骤1：将基体合金在真空度为2.0×10^‑2MPa下加热熔炼，熔炼过程中通入氩气作保护；熔炼至730℃～780℃往熔体中通入氮气2～4小时，通气过程中每隔40至60分钟对熔体进行3～5分钟搅拌，所述的基体合金为Mg‑9Al合金，质量为0.8～1.5kg；步骤2：将熔体在空气中冷却至室温得到合金铸锭，冷却过程中通入氩气作保护；步骤3：将冷却后的合金铸锭在700℃～750℃下重新熔炼，熔炼过程中通入氩气作保护；然后在720℃～740℃时浇铸得到镁基复合材料。