一种镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法

摘要

本发明涉及一种镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法，是针对镁合金模量低、强度低、易磨损、耐高温性能差、热膨胀系数高的情况，采用在熔炼镁合金块过程中掺杂细碳化硅和粗碳化硅颗粒，然后进行浇铸、加压和热挤压成型，大幅度提高镁合金的屈服强度、硬度和耐磨性能，使屈服强度达328MPa±2MPa，硬度达120HV±5HV，耐磨性提高了80%，此方法工艺先进新颖，数据准确翔实，增强效果好，是十分理想的镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法。

主权项

一种镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁合金块、细碳化硅、粗碳化硅、氢氟酸、去离子水、六氟化硫、二氧化碳，其准备用量如下：以克、毫升、毫米、微米、厘米3 为计量单位镁合金块：AZ91，60mm×60mm×120mm，1块，789.92g±0.01g细碳化硅：SiC，13.92g±0.01g粗碳化硅：SiC，136.29g±0.01g氢氟酸：HF，100mL±1mL去离子水：H2O，l0000mL±10mL六氟化硫：SF6，5000cm3±50cm3二氧化碳：CO2，50000cm3±50cm3镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法如下：（1）精选化学物质材料    对使用的化学物质材料进行精选，并进行质量纯度、浓度控制：镁合金块：固态块状细碳化硅：固态粉体，颗粒直径≤0.3μm，99.9%粗碳化硅：固态粉体，颗粒直径≤8μm，99.9%氢氟酸：液态液体，浓度40%去离子水：液态液体，99.9%六氟化硫：气态气体，99.99%二氧化碳：气态气体，99.99%（2）预处理细碳化硅、粗碳化硅① 配置氢氟酸水溶液量取氢氟酸50mL ±0.1mL、去离子水450mL ±0.1mL，置于烧杯中，搅拌5min，成2.24mol/L的氢氟酸水溶液；② 称取细碳化硅13.92g±0.01g，量取氢氟酸水溶液40mL±0.1mL，置于烧杯中，浸泡24h，成细碳化硅混合液；③ 称取粗碳化硅136.29g±0.01g，量取氢氟酸水溶液460mL±0.1mL，置于烧杯中，浸泡24h，成粗碳化硅混合液；④ 分别抽滤将浸泡的细碳化硅混合液在抽滤瓶上用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼；将浸泡的粗碳化硅混合液在另一抽滤瓶上用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼；⑤ 分别洗涤、抽滤将细碳化硅滤饼置于烧杯中，加入去离子水100mL，搅拌洗涤5min，洗涤后pH值为7；然后在抽滤瓶上用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼；将粗碳化硅滤饼置于另一烧杯中，加入去离子水1000mL，搅拌洗涤5min，洗涤后pH值为7；然后在抽滤瓶上用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼；⑥ 干燥将细碳化硅滤饼、粗碳化硅滤饼分别装入石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度80℃，干燥时间720min，然后将干燥温度调至120℃，继续干燥120min；干燥后成细碳化硅颗粒、粗碳化硅颗粒；（3）熔铸镁合金、掺杂SiC颗粒熔炼镁合金、掺杂SiC颗粒是在熔炼坩埚中进行的，是在加热、搅拌、气体保护下完成的；① 预热细碳化硅颗粒, 称取细碳化硅13.92g±0.01g于石英容器中，然后置于预热炉中预热，预热温度400℃，预热时间120min；预热粗碳化硅颗粒，称取粗碳化硅136.29g±0.01g于石英容器中，然后置于预热炉中预热，预热温度560℃，预热时间180min；② 清理熔炼坩埚，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚，使坩埚内洁净；③ 熔炼将镁合金块781.92g±0.01g置于熔炼坩埚中，开启熔炼坩埚加热器，使坩埚内温度逐渐升至700℃±5℃，同时输入SF6+CO2气体，气体输入速度：SF6为20cm3/min，CO2为1000cm3/min，使镁合金块熔化，成溶液；然后将坩埚温度调至592℃±5℃，并对熔体进行搅拌；④ 掺杂碳化硅颗粒将粗碳化硅颗粒136.29g±0.01g加入到熔液中，继续搅拌10min，然后将温度调至576℃±5℃，加入细碳化硅颗粒13.92g±0.01g，继续搅拌10min，然后将温度调至700℃±5℃，并静置5min；（4）浇铸成锭、加压凝固① 制备圆筒形开合式模具，用不锈钢材料制作，型腔为圆筒形；② 预热圆筒形模具，将模具置于加热炉中进行预热，预热温度400℃±5℃，备用；③ 将熔炼液对准模具型腔进行浇注，然后静置冷却，成镁合金复合材料铸锭；④ 加压凝固当镁基复合材料铸锭冷却至600℃±5℃时，将模具及镁合金复合材料铸锭置于压力机上，进行压制，压力压强为100MPa，在加压过程中冷却至420℃±5℃；打开开合架，取出铸锭，使铸锭在空气中自然冷却至25℃；（5）热挤压镁合金复合材料铸锭的热挤压是在热挤压机上进行的，是在圆筒形模具内、在加压过程中完成的；① 预热圆筒形挤压模具，将模具置于加热炉中进行预热，预热温度360℃±5℃；② 将浇铸、加压凝固的镁合金复合材料锭，放入热挤压模具中，并在压力机上进行挤压，挤压温度360℃±5℃，压力150MPa，热挤压完成后，镁合金复合材料锭横截面积缩小，成圆柱形镁合金复合材料棒；打开开合架，取出镁合金复合材料棒；（6）冷却将经过热挤压的镁合金复合材料棒，埋入细砂中，使其自然冷却至25℃；（7）清理将热挤压、冷却后的镁合金复合材料棒用砂纸打磨，使表面光洁；（8）检测、分析和表征对制备的镁合金复合材料棒的色泽、显微组织、力学性能、耐磨性进行检测、分析和表征；用S‑3000型扫描电子显微镜进行显微组织分析；用Instron5569型万能试验机进行力学性能测试；结论：掺杂SiC颗粒的镁合金复合材料棒为银白色，显微组织致密，细SiC颗粒和粗SiC颗粒在镁合金棒中分布均匀，屈服强度达320MPa±2MPa，硬度达120HV±5HV，耐磨性提高80%。