一种高强耐腐蚀镁合金复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种高强耐腐蚀镁合金复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.镁合金是目前工程应用中最轻的结构材料，具有密度小、比强度高、电磁屏蔽和阻尼性能好等优点，在汽车、电子、交通等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景；现有的镁合金通过在配方中添加大量稀土元素以提高镁合金的强度，但是也提高了镁合金的成本；现有的镁合金的耐腐蚀性较差、使用寿命短；现有的镁合金制备工艺只在熔炼前进行原料混合，而在熔炼时缺少搅拌，导致原料熔液无法充分混合。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种高强耐腐蚀镁合金复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强耐腐蚀镁合金复合材料，配方包括：mg、al、sn、mn、wc、la和ca，各组分的质量百分比含量分别是：90
‑
94％的mg、0.5
‑
1.4％的al、4
‑
7％的sn、0.7
‑
1.5％的mn、0.5
‑
1.3％的wc、0.1
‑
0.6％的la和0.3
‑
1％的ca。
5.优选的，所述各组分的质量百分比含量分别是：91％的mg、1％的al、5％的sn、1％的mn、1％的wc、0.4％的la和0.6％的ca。
6.一种高强耐腐蚀镁合金复合材料的制备方法，包括步骤一，原料称取；步骤二，原料熔化；步骤三，超声搅拌；步骤四，熔液浇铸；步骤五，热处理；
7.其中上述步骤一中，按照各组分的质量百分含量分别是：90
‑
94％的mg、0.5
‑
1.4％的al、4
‑
7％的sn、0.7
‑
1.5％的mn、0.5
‑
1.3％的wc、0.1
‑
0.6％的la和0.3
‑
1％的ca进行原料选取，并按照质量百分比之和为1进行称取；
8.其中上述步骤二中，首先将步骤一中所称取的原料混合搅拌，然后放入熔炼炉中，充入氮气和氩气的混合气体，在真空环境下加热熔化，得到合金熔液；
9.其中上述步骤三中，启动超声波搅拌器，对步骤二中所制备的合金熔液进行搅拌，使合金熔液中的各成分充分混合；
10.其中上述步骤四中，将步骤三中混合均匀的合金熔液倒入成型模具中，浇铸成型，成型后进行开模处理，得到镁合金材料；
11.其中上述步骤五中，将步骤四中所制备的镁合金材料放入热处理装置中，在真空条件下，进行均匀化处理，均匀化处理后保温一段时间进行退火处理，将热处理后的镁合金材料放入超声清洗器中进行超声清洗，清洗干净后得到成品镁合金材料。
12.优选的，所述步骤一中，所选取的原料为粉料。
13.优选的，所述步骤二中，氮气与氩气的体积比为1:1。
14.优选的，所述步骤二中，熔炼温度为700℃，升温速率为200℃/30min。
15.优选的，所述步骤三中，超声波搅拌器的搅拌频率为30khz，搅拌时间为30min。
16.优选的，所述步骤五中，均匀化处理的温度为300
‑
400℃，均匀化处理的时间为5
‑
10h。
17.优选的，所述步骤五中，保温时间为360℃，保温时间为1h。
18.优选的，所述步骤五中，超声清洗的频率为15
‑
40khz，超声清洗的时间为100
‑
200s。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明相较于现有的镁合金，改善了合金的成分配比，不仅提高了镁合金的强度，而且使其具备良好的耐腐蚀性，本发明在真空和保护气体中进行原料熔炼，减少了杂质的生成，同时采用超声波搅拌，可以使原料混合的更加均匀，以此确保了成品镁合金的品质。
附图说明
20.图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，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。
22.请参阅图1，本发明提供的一种技术方案：
23.实施例1：
24.一种高强耐腐蚀镁合金复合材料，配方包括：mg、al、sn、mn、wc、la和ca，各组分的质量百分比含量分别是：91％的mg、1％的al、5％的sn、1％的mn、1％的wc、0.4％的la和0.6％的ca。
25.一种高强耐腐蚀镁合金复合材料的制备方法，包括步骤一，原料称取；步骤二，原料熔化；步骤三，超声搅拌；步骤四，熔液浇铸；步骤五，热处理；
26.其中上述步骤一中，按照各组分的质量百分含量分别是：91％的mg、1％的al、5％的sn、1％的mn、1％的wc、0.4％的la和0.6％的ca进行原料选取，并按照质量百分比之和为1进行称取，所选取的原料为粉料；
27.其中上述步骤二中，首先将步骤一中所称取的原料混合搅拌，然后放入熔炼炉中，充入氮气和氩气的混合气体，在真空环境下加热熔化，得到合金熔液，氮气与氩气的体积比为1:1，熔炼温度为700℃，升温速率为200℃/30min；
28.其中上述步骤三中，启动超声波搅拌器，对步骤二中所制备的合金熔液进行搅拌，使合金熔液中的各成分充分混合，超声波搅拌器的搅拌频率为30khz，搅拌时间为30min；
29.其中上述步骤四中，将步骤三中混合均匀的合金熔液倒入成型模具中，浇铸成型，成型后进行开模处理，得到镁合金材料；
30.其中上述步骤五中，将步骤四中所制备的镁合金材料放入热处理装置中，在真空条件下，进行均匀化处理，均匀化处理的温度为300℃，均匀化处理的时间为5h，均匀化处理后保温一段时间进行退火处理，保温时间为360℃，保温时间为1h，将热处理后的镁合金材
料放入超声清洗器中进行超声清洗，超声清洗的频率为20khz，超声清洗的时间为100s，清洗干净后得到成品镁合金材料。
31.实施例2：
32.一种高强耐腐蚀镁合金复合材料，配方包括：mg、al、sn、mn、wc、la和ca，各组分的质量百分比含量分别是：91％的mg、0.7％的al、4％的sn、1.5％的mn、1.3％的wc、0.5％的la和0.3％的ca。
33.一种高强耐腐蚀镁合金复合材料的制备方法，包括步骤一，原料称取；步骤二，原料熔化；步骤三，超声搅拌；步骤四，熔液浇铸；步骤五，热处理；
34.其中上述步骤一中，按照各组分的质量百分含量分别是：91％的mg、0.7％的al、4％的sn、1.5％的mn、1.3％的wc、0.5％的la和0.3％的ca进行原料选取，并按照质量百分比之和为1进行称取，所选取的原料为粉料；
35.其中上述步骤二中，首先将步骤一中所称取的原料混合搅拌，然后放入熔炼炉中，充入氮气和氩气的混合气体，在真空环境下加热熔化，得到合金熔液，氮气与氩气的体积比为1:1，熔炼温度为700℃，升温速率为200℃/30min；
36.其中上述步骤三中，启动超声波搅拌器，对步骤二中所制备的合金熔液进行搅拌，使合金熔液中的各成分充分混合，超声波搅拌器的搅拌频率为30khz，搅拌时间为30min；
37.其中上述步骤四中，将步骤三中混合均匀的合金熔液倒入成型模具中，浇铸成型，成型后进行开模处理，得到镁合金材料；
38.其中上述步骤五中，将步骤四中所制备的镁合金材料放入热处理装置中，在真空条件下，进行均匀化处理，均匀化处理的温度为350℃，均匀化处理的时间为7h，均匀化处理后保温一段时间进行退火处理，保温时间为360℃，保温时间为1h，将热处理后的镁合金材料放入超声清洗器中进行超声清洗，超声清洗的频率为30khz，超声清洗的时间为150s，清洗干净后得到成品镁合金材料。
39.实施例3：
40.一种高强耐腐蚀镁合金复合材料，配方包括：mg、al、sn、mn、wc、la和ca，各组分的质量百分比含量分别是：91％的mg、1.3％的al、6％的sn、0.7％的mn、0.5％的wc、0.2％的la和0.3％的ca。
41.一种高强耐腐蚀镁合金复合材料的制备方法，包括步骤一，原料称取；步骤二，原料熔化；步骤三，超声搅拌；步骤四，熔液浇铸；步骤五，热处理；
42.其中上述步骤一中，按照各组分的质量百分含量分别是：91％的mg、1.3％的al、6％的sn、0.7％的mn、0.5％的wc、0.2％的la和0.3％的ca进行原料选取，并按照质量百分比之和为1进行称取，所选取的原料为粉料；
43.其中上述步骤二中，首先将步骤一中所称取的原料混合搅拌，然后放入熔炼炉中，充入氮气和氩气的混合气体，在真空环境下加热熔化，得到合金熔液，氮气与氩气的体积比为1:1，熔炼温度为700℃，升温速率为200℃/30min；
44.其中上述步骤三中，启动超声波搅拌器，对步骤二中所制备的合金熔液进行搅拌，使合金熔液中的各成分充分混合，超声波搅拌器的搅拌频率为30khz，搅拌时间为30min；
45.其中上述步骤四中，将步骤三中混合均匀的合金熔液倒入成型模具中，浇铸成型，成型后进行开模处理，得到镁合金材料；
46.其中上述步骤五中，将步骤四中所制备的镁合金材料放入热处理装置中，在真空条件下，进行均匀化处理，均匀化处理的温度为400℃，均匀化处理的时间为10h，均匀化处理后保温一段时间进行退火处理，保温时间为360℃，保温时间为1h，将热处理后的镁合金材料放入超声清洗器中进行超声清洗，超声清洗的频率为40khz，超声清洗的时间为200s，清洗干净后得到成品镁合金材料。
47.各实施例性质对比如下表：
[0048][0049]
基于上述，本发明在配方中添加了mn和wc，提高了镁合金的强度，本发明通过添加ca，有利于晶粒细化，提高镁合金板材的耐腐蚀性，本发明通过添加la，在提高镁合金强度的同时控制成本，本发明在真空和保护气体中进行原料熔炼，减少了杂质的生成，通过对合金熔液采用超声搅拌，使原料充分混合，提高了镁合金的品质。
[0050]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。