[发明专利]一种Mg-Si高阻尼合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Mg-Si高阻尼合金的制备方法，属于材料制造领域。

背景技术

随着现代技术的快速发展，振动和噪声带来的问题日益突出，高阻尼材料的应用可以减少构件的附加阻尼设计，从而降低成本和提高性能。镁合金作为最轻的金属结构材料，由于具有密度低、比强度高、比模量高和阻尼性能高等优点，被越来越多地应用到航空、航天、汽车以及电子等领域。

Mg-Si合金是一种具有较高阻尼性能的高阻尼镁合金，然而传统Mg-Si合金均为低Si铸造Mg合金，合金阻尼性能及力学性能均有限，限制了其作为结构材料的使用。而在高Si镁合金中，初生Mg₂Si相通常呈现为粗大树枝状形貌，Mg₂Si相的这种形态，不仅影响合金的铸造性能，而且严重割裂了基体，使制备材料的力学性能下降。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种Mg-Si高阻尼合金的制备方法，

技术方案

一种Mg-Si高阻尼合金的制备方法，其特征在于：以Mg-Si二元合金为基础，其中Si元素含量为：5～6wt.％Si，余量为Mg；Si以Mg-10wt.％Si的中间合金形式加入，则中间合金含量为50～60wt.％，Mg则采用工业纯镁；所述的wt为质量分数；具体步骤如下：

步骤1：将坩埚预热到250℃，在坩埚内壁刷镁合金熔炼通用的坩埚涂料；

步骤2：将坩埚加热到300℃，将工业纯Mg加入坩埚并开始通入CO₂+0.5vol％SF₆混合气体进行保护；

步骤3：继续升温至镁完全熔化后，于730℃加入Mg-10wt.％Si中间合金；

步骤4：继续升温至780℃，保温并搅拌使中间合金充分熔化；

步骤5：降温至750℃，以0.5wt.％的C₂Cl₆作为精炼剂精炼3分钟，再通入经充分干燥的Ar气吹洗3-6分钟；

步骤6：静置20分钟，并将温度降至720℃，在预热至300℃的石墨型中浇铸成的铸锭；

步骤7：将铸锭车削去表皮，机加工成和的棒料；

步骤8：将往复挤压模具合模后，在两端的挤压桶中分别装入和的棒料，在300℃、7MPa下用两个阳模在两端加压进行预挤压，并保压30min；

步骤9：将模具固定于模具翻转机构上，在320～360℃，用压力机压下U型挤压杆，然后取下U型挤压杆，翻转模具，重新再放上U型挤压杆重复上述挤压过程，完成4道次的往复挤压，挤压压力为7～10MPa，挤压比为12.76∶1；

步骤10：待模具冷却后，开模并取出被挤压的Mg-Si合金。

所述的镁合金熔炼通用的坩埚涂料采用20wt.％白垩粉、4wt.％水玻璃和余量为水混合的涂料。

有益效果

本发明提出的一种Mg-Si高阻尼合金的制备方法，采用往复挤压(ReciprocatingExtrusion，RE)是大塑性变形方式的一种，是细化晶粒的有效手段之一，且能够使增强颗粒在基体上更加均匀分布，显著消除材料内部的孔隙等缺陷，降低复合材料中空隙和增强相的团聚对材料的割裂作用，减小裂纹产生倾向。

附图说明

图1：经往复挤压后合金与振幅无关的阻尼性能

图2：往复挤压过程中Mg-Si合金的显微组织变化

(a)铸态；(b)挤压后

图3：Mg-Si合金拉伸应力-应变曲线

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

实施例一

本实施例是在含Si质量分数为6％的Mg-Si二元镁合金中构成一种高阻尼的镁合金。Si以Mg-10wt.％Si的中间合金形式加入。

该合金的制备方法为：

第一步，将坩埚预热到250℃，刷通用镁合金熔炼用坩埚涂料；所述的镁合金熔炼通用的坩埚涂料采用20wt.％白垩粉、4wt.％水玻璃和余量为水混合的涂料；

第二步，将坩埚加热到300℃，将工业纯Mg加入坩埚并开始通入CO₂+0.5vol％SF₆混合气体进行保护；

第三步，继续升温至镁完全熔化后，于730℃加入Mg-Si中间合金；

第四步，继续升温至780℃，保温并搅拌使中间合金充分熔化；