一种颗粒增强镁锂铝钙硅合金板的制备方法

摘要

本发明涉及一种颗粒增强镁锂铝钙硅合金板的制备方法，是针对镁锂合金强度低、耐热性能差、力学性能不稳定的情况，先制备铝硅共晶合金、镁铝钙共晶合金，通过高频感应加热熔炼、真空吸铸，制备镁锂铝钙硅合金锭，经辊轧机轧制，制成镁锂铝钙硅合金板，此制备方法工艺先进，数据翔实准确，增强颗粒尺寸≤200nm，均匀分布于合金β-Li基体中，α-Mg晶粒细化≤10μm，合金屈服强度为298Mpa、抗拉强度为320Mpa、伸长率达到7％，提高了镁锂铝钙硅合金板的力学性能，扩大了使用范围，是十分理想的镁锂铝钙硅合金板的增强制备方法。

主权项

一种颗粒增强镁锂铝钙硅合金板的制备方法，其特征在于： 使用的化学物材料为：镁块、锂块、铝块、镁钙合金块、硅块、丙酮、氩气、砂纸，其准备用量如下：以毫米、克、毫升、厘米³为计量单位 制备方法如下： (1)制备铝硅共晶合金块 制备铝硅共晶合金是在真空感应熔炼炉中进行的，是在加热炉熔炼、氩气保护下完成的； ①称取铝块26.22g±0.01g、硅块3.78g±0.01g，加入真空感应熔炼炉的熔炼坩埚中，并密闭； ②抽取真空感应熔炼炉内空气，使炉内压强≤0.01MPa； ③向真空感应熔炼炉内输入氩气，氩气输入速度为80cm³/min,使炉内压强保持在0.1MPa； ④开启真空感应熔炼炉加热器，加热铝块、硅块，加热温度740℃ ±2℃，在此温度恒温、保温、熔炼5min，成铝硅共晶熔液； ⑤熔炼后关闭加热器，使铝硅共晶熔液随炉冷却至25℃，冷却后成铝硅共晶合金块； ⑥开启真空感应熔炼炉，取出熔炼坩埚及其内的铝硅共晶合金块； ⑦清理、清洗铝硅共晶合金块表面，用砂纸打磨铝硅共晶合金块表面，去除表面氧化层；然后用丙酮清洗，清洗后晾干； (2)制备镁铝钙共晶合金块 制备镁铝钙共晶合金块是在真空感应熔炼炉中进行的，是在加热炉熔炼、氩气保护下完成的； ①称取镁块8.64g±0.01g、铝块2g±0.01g，镁钙合金块15g±0.01g，加入真空感应熔炼炉的熔炼坩埚中，并密闭； ②抽取真空感应熔炼炉内空气，使炉内压强≤0.01MPa； ③向真空感应熔炼炉内输入氩气，氩气输入速度为80cm³/min,使炉内压强保持在0.1MPa； ④开启真空感应熔炼炉加热器，加热镁块、铝块、镁钙合金块，加热温度710℃±2℃，在此温度恒温、保温、熔炼5min，成镁铝钙共晶熔液； ⑤熔炼后关闭加热器，使共晶熔液随炉冷却至25℃，冷却后成镁铝钙共晶合金块； ⑥开启真空感应熔炼炉，取出熔炼坩埚及其内的镁铝钙共晶合金块； ⑦清理、清洗镁铝钙共晶合金块表面，用砂纸打磨镁铝钙共晶合金块表面，去除表面氧化层；然后用丙酮清洗，清洗后晾干； (3)制备开合式模具 开合式模具呈矩形，用黄铜材料制作，模具型腔尺寸为12mm×6mm×80mm,型腔表面粗糙度为Ra0.08‑0.16μm； (4)制备增强型镁锂铝钙硅合金块 增强型镁锂铝钙硅合金块的制备是在真空感应熔炼炉内进行的，是在加热熔炼、氩气保护、外水循环冷却、铜模吸铸下完成的； ①称取镁块18.64g±0.01g、锂块2.34g±0.01g、铝硅共晶合金块2.06g±0.01g、镁铝钙共晶合金块4.33g±0.01g，加入真空感应熔炼炉的熔炼坩埚中，并密闭； ②关闭真空感应熔炼炉，抽取炉内空气，使炉内压强≤0.01MPa； ③向真空感应熔炼炉内输入氩气，氩气输入速度为80cm³/min,使炉内压强保持在0.1MPa； ④开启真空感应熔炼炉的高频感应加热机，加热温度710℃±2℃，在此温度恒温、保温、熔炼5min，成镁锂铝钙硅合金熔液； ⑤开启真空感应熔炼炉的负压控制器，将熔炼坩埚内的镁锂铝钙硅合金熔液抽吸到开合式模具内； ⑥关闭真空感应熔炼炉的高频感应加热机，关闭氩气瓶，使开合式模具内的镁锂铝钙硅合金熔液随炉冷却至25℃，冷却后成镁锂铝钙硅合金锭； ⑦开模，打开开合式模具，取出镁锂铝钙硅合金锭； ⑧用砂纸打磨镁锂铝钙硅合金锭各面，使其光洁； ⑨用丙酮清洗表面，清洗后晾干； (5)轧制成形 镁锂铝钙硅合金锭的轧制是在立式辊轧机上进行的，是在加热、轧辊相向施压状态下完成的； ①将立式辊轧机上、下轧辊分别加热至150℃，并保温； ②将镁锂铝钙硅合金锭置于辊轧机的上轧辊和下轧辊之间，调整好辊轧距离； ③开启上轧辊的施压电机和下轧辊的转动机构，下轧辊的转动方向为正向顺时针转动，上轧辊的转动方向为反向逆时针转动，由左向右轧制； ④加热轧制进行五道次，轧制后成镁锂铝钙硅合金板； (6)检测、分析、表征 对制备的镁锂铝钙硅合金板的微观组织、化学成分和力学性能进行检测、分析、表征； 用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪进行微观组织和化学成分分析； 用万能电子拉伸试验机进行拉伸力学性能测试； 结论：镁锂铝钙硅合金板的组织细小均匀，增强颗粒尺寸≤200nm，均匀分布于合金β‑Li基体中；α‑Mg晶粒细化≤10μm，合金屈服强度为298Mpa、抗拉强度为320Mpa、伸长率达到7％。