一種鎂-鋁-碳化硅中間合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鎂-鋁-碳化硅中間合金材料及其制備方法，特別是涉及一種用 于有效提高鎂合金材料強(qiáng)度的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點(diǎn)是：密度低、比性能好、減震 性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好、工藝性能良好，而且鎂的重量比鋁輕，比重僅為1.8,因此是航 空器、航天器和火箭導(dǎo)彈制造工業(yè)中使用的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料。但是鎂合金強(qiáng)度較低，只有 200~300MPa，主要用于制造低承力的零件。因此，只有進(jìn)一步改進(jìn)鎂合金的強(qiáng)度性能，才 能更大范圍的在不同工業(yè)領(lǐng)域利用鎂合金材料的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 綜上，目前需要一種成本較低，適用于添加到各領(lǐng)域的鎂合金材料中，以進(jìn)一步提 高鎂合金材料強(qiáng)度的新型中間合金材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，通過(guò)改進(jìn)中間合金成分及各成分間質(zhì)量配比，提供一種有效 提高鎂合金材料強(qiáng)度的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料及其制備方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：
[0006] 一種鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，由如下重量百分比的組分組成：鎂 41_44wt%，碳化娃l_3wt%，錯(cuò) 55_58wt%。
[0007] 優(yōu)選地，本發(fā)明的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，由如下重量百分比的組分組成： 鎂 41wt%，碳化娃lwt%，錯(cuò) 58wt%。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，由如下重量百分比的組分組成： 鎂 44wt%，碳化娃lwt%，錯(cuò) 55wt%。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，由如下重量百分比的組分組成： 鎂 42wt%，碳化娃 3wt%，錯(cuò) 55wt%。
[0010] 進(jìn)一步地，鎂為100-200目的鎂粉。
[0011] 進(jìn)一步地，碳化娃為粒徑大于50ym，小于150ym的碳化娃顆粒。
[0012] 進(jìn)一步地，鋁為100-200目的鋁粉。
[0013] 本發(fā)明提供一種鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的制備方法，具有以下步驟：
[0014] 1)在常規(guī)條件下按照重量百分比準(zhǔn)備鎂粉、鋁粉及碳化硅顆粒；
[0015]2)在18_22°C條件下將重量比例適中的三種粉末混合攪拌，攪拌時(shí)添加適量的無(wú) 水乙醇，攪拌時(shí)間為3-6分鐘；
[0016] 3)將攪拌均勻的粉末置入1公斤容量的模具中，壓制成小塊并烘干；壓制時(shí)溫度 在 22-26°C，壓力為 45-50KN;
[0017] 4)將制作完成的小塊放置在真空加熱爐中，并充入99. 999%純度惰性氣體氬，使 加熱爐處于真空狀態(tài)下，壓力應(yīng)保持在5. 0Xl(T3Pa以下；將加熱爐升溫至400-500°C，保溫 4-5小時(shí)；
[0018] 5)將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻，并包裝入庫(kù)。
[0019] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果有：
[0020] 1.本發(fā)明提供的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料包含鎂合金強(qiáng)化元素，其中硅元素 能夠和鎂元素形成強(qiáng)化相Mg2Si，提高晶界強(qiáng)度，還能進(jìn)一步與合金中的其他合金元素形成 穩(wěn)定的硅化物，改善合金的蠕變性能，從而提高鎂合金的強(qiáng)度；鋁元素也能夠通過(guò)固溶強(qiáng)化 起到提高鎂合金強(qiáng)度的作用。將這些元素以通過(guò)中間合金的形式添加到傳統(tǒng)鎂合金中，解 決了燒損、高熔點(diǎn)合金不易熔入等問(wèn)題，在節(jié)約成本的同時(shí)提高了鎂合金材料的強(qiáng)度。
[0021] 2.本發(fā)明提供的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，適于添加至各種領(lǐng)域用的鎂合 金材料，能有效的提高最終鎂合金材料的強(qiáng)度；使其由原來(lái)的強(qiáng)度200~300MPa提高至 300 ~380MPa。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料及其制備方法作進(jìn) 一步說(shuō)明，但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例1的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的各組分的重量百分比為：鎂 41wt%，碳化娃lwt%，錯(cuò) 58wt%。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例1的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的制備方法，包括下述步驟：
[0026] 1)在常規(guī)條件下按照重量百分比準(zhǔn)備鎂粉、鋁粉及碳化硅顆粒；
[0027] 2)在20°C條件下將重量比例適中的三種粉末混合攪拌，攪拌時(shí)添加適量的無(wú)水 乙醇，攪拌時(shí)間為5分鐘；
[0028] 3)將攪拌均勻的粉末置入1公斤容量的模具中，壓制成小塊并烘干；壓制時(shí)溫度 在 25°C，壓力為5〇KN;
[0029] 4)將制作完成的小塊放置在真空加熱爐中，并充入99. 999%純度惰性氣體氬，使 加熱爐處于真空狀態(tài)下，壓力應(yīng)保持在5. 0Xl(T3Pa以下；將加熱爐升溫至480°C，保溫4. 5 小時(shí)；
[0030] 5)將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻，并包裝入庫(kù)。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 本發(fā)明實(shí)施例2的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的各組分的重量百分比為：鎂 44wt%，碳化娃lwt%，錯(cuò) 55wt%。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例2的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的制備方法，包括下述步驟：
[0034] 1)在常規(guī)條件下按照重量百分比準(zhǔn)備鎂粉、鋁粉及碳化硅顆粒；
[0035] 2)在20°C條件下將重量比例適中的三種粉末混合攪拌，攪拌時(shí)添加適量的無(wú)水 乙醇，攪拌時(shí)間為5分鐘；
[0036] 3)將攪拌均勻的粉末置入1公斤容量的模具中，壓制成小塊并烘干；壓制時(shí)溫度 在 25°C，壓力為48KN;
[0037] 4)將制作完成的小塊放置在真空加熱爐中，并充入99. 999%純度惰性氣體氬，使 加熱爐處于真空狀態(tài)下，壓力應(yīng)保持在5. 0Xl(T3Pa以下；將加熱爐升溫至430°C，保溫4小 時(shí)；
[0038] 5)將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻，并包裝入庫(kù)。
[0039]實(shí)施例3
[0040] 本發(fā)明實(shí)施例3的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的各組分的重量百分比為：鎂 42wt%，碳化娃 3wt%，錯(cuò) 55wt%。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例3的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的制備方法，包括下述步驟：
[0042] 1)在常規(guī)條件下按照重量百分比準(zhǔn)備鎂粉、鋁粉及碳化硅顆粒；
[0043] 2)在20°C條件下將重量比例適中的三種粉末混合攪拌，攪拌時(shí)添加適量的無(wú)水 乙醇，攪拌時(shí)間為5分鐘；
[0044] 3)將攪拌均勻的粉末置入1公斤容量的模具中，壓制成小塊并烘干；壓制時(shí)溫度 在25°C，壓力為45KN;
[0045] 4)將制作完成的小塊放置在真空加熱爐中，并充入99. 999%純度惰性氣體氬，使 加熱爐處于真空狀態(tài)下，壓力應(yīng)保持在5. 0Xl(T3Pa以下；將加熱爐升溫至480°C，保溫5小 時(shí)；
[0046] 5)將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻，并包裝入庫(kù)。
[0047]實(shí)施例4
[0048] 本發(fā)明實(shí)施例4的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的各組分的重量百分比為：鎂 43wt%，碳化娃lwt%，錯(cuò) 56wt%。
[0049] 本發(fā)明實(shí)施例4的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的制備方法，包括下述步驟： [0050] 1)在常規(guī)條件下按照重量百分比準(zhǔn)備鎂粉、鋁粉及碳化硅顆粒；
[0051] 2)在20°C條件下將重量比例適中的三種粉末混合攪拌，攪拌時(shí)添加適量的無(wú)水 乙醇，攪拌時(shí)間為5分鐘；
[0052] 3)將攪拌均勻的粉末置入1公斤容量的模具中，壓制成小塊并烘干；壓制時(shí)溫度 在25°C，壓力為46KN;
[0053] 4)將制作完成的小塊放置在真空加熱爐中，并充入99. 999%純度惰性氣體氬，使 加熱爐處于真空狀態(tài)下，壓力應(yīng)保持在5. 0Xl(T3Pa以下；將加熱爐升溫至410°C，保溫4. 5 小時(shí)；
[0054] 5)將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻，并包裝入庫(kù)。
[0055]實(shí)施例5
[0056] 本發(fā)明實(shí)施例5的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的各組分的重量百分比為：鎂 41wt%，碳化娃 2. 5wt%，錯(cuò) 56. 5wt%。
[0057] 本發(fā)明實(shí)施例5的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的制備方法，包括下述步驟：
[0058] 1)在常規(guī)條件下按照重量百分比準(zhǔn)備鎂粉、鋁粉及碳化硅顆粒；
[0059] 2)在20°C條件下將重量比例適中的三種粉末混合攪拌，攪拌時(shí)添加適量的無(wú)水 乙醇，攪拌時(shí)間為5分鐘；
[0060] 3)將攪拌均勻的粉末置入1公斤容量的模具中，壓制成小塊并烘干；壓制時(shí)溫度 在25°C，壓力為5〇KN;
[0061] 4)將制作完成的小塊放置在真空加熱爐中，并充入99. 999%純度惰性氣體氬，使 加熱爐處于真空狀態(tài)下，壓力應(yīng)保持在5. 0Xl(T3Pa以下；將加熱爐升溫至400°C，保溫5小 時(shí)；
[0062] 5)將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻，并包裝入庫(kù)。
[0063] 將上述實(shí)施例制備的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料分別添加到傳統(tǒng)鎂合金中，得 到新型高強(qiáng)度鎂合金，其抗拉強(qiáng)度圖下表所示：
[0064]表1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的組分組成：鎂 41_44wt%，碳化娃l_3wt%，錯(cuò) 55_58wt%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂-鋁_碳化硅中間合金材料，其特征在于，由如下重量百分 比的組分組成：鎂41wt%，碳化娃lwt%，錯(cuò)58wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂-鋁_碳化硅中間合金材料，其特征在于，由如下重量百分 比的組分組成：鎂44wt%，碳化娃lwt%，錯(cuò)55wt%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂-鋁_碳化硅中間合金材料，其特征在于，由如下重量百分 比的組分組成：鎂42wt%，碳化娃3wt%，錯(cuò)55wt%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，其特征在于，所述鎂為 100-200目的鎂粉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，其特征在于，所述碳化 娃為粒徑大于50ym，小于150ym的碳化娃顆粒。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，其特征在于，所述鋁為 100-200目的鋁粉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述鎂-鋁-碳化硅中間合金材料的制備方法，其特征 在于，具有以下步驟： 1) 在常規(guī)條件下按照重量百分比準(zhǔn)備鎂粉、鋁粉及碳化硅顆粒； 2) 在18-22°C條件下將重量比例適中的三種粉末混合攪拌，攪拌時(shí)添加適量的無(wú)水乙 醇，攪拌時(shí)間為3-6分鐘； 3) 將攪拌均勻的粉末置入1公斤容量的模具中，壓制成小塊并烘干；壓制時(shí)溫度在 22-26°C，壓力為 45-50KN; 4) 將制作完成的小塊放置在真空加熱爐中，并充入99. 999%純度惰性氣體氬，使加熱 爐處于真空狀態(tài)下，壓力應(yīng)保持在5.OXKT3Pa以下；將加熱爐升溫至400-500°C，保溫4-5 小時(shí)； 5) 將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻，并包裝入庫(kù)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種鎂-鋁-碳化硅中間合金材料及其制備方法。本發(fā)明的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料由如下重量百分比的組分組成：鎂41-44wt％，碳化硅1-3wt％，鋁55-58wt％。其制備方法包括攪拌、烘干、真空熔煉等步驟。本發(fā)明提供的鎂-鋁-碳化硅中間合金材料，適于添加至各種領(lǐng)域用的鎂合金材料，能有效的提高最終鎂合金材料的強(qiáng)度；使其由原來(lái)的強(qiáng)度200～300MPa提高至300～380MPa。
【IPC分類(lèi)】C22C1-03, C22C21-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104818399
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510237146
【發(fā)明人】孫飛, 趙勇
【申請(qǐng)人】蘇州列治埃盟新材料技術(shù)轉(zhuǎn)移有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月12日