[发明专利]一种增强型镁钇钕合金层状复合板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强型镁钇钕合金层状复合板的制备方法，属有色金属复合材料制备及应用的技术领域。

背景技术

镁合金是有色金属结构材料，常在航空、航天、电子、汽车、医疗卫生领域应用，镁合金具有比强度高、比刚度高、减震性能好的优点，但也存在强度低、硬度差、耐腐蚀性差的弊端，极大地影响了镁合金的应用范围。

目前，为了增强镁合金的力学性能，常在镁合金中掺杂陶瓷颗粒、纤维或者晶须来提高镁合金的力学性能；但由于应用领域不同，有些掺杂起不到增强力学性能的作用，还存在较多的技术弊端。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的情况，以镁合金为基体，掺杂稀土元素钇和钕，并在镁合金外部热压包覆碳纤维布，制备出增强型镁钇钕合金层状复合板，以大幅度提高镁合金基体及外部的力学性能，扩大镁合金的使用范围。

技术方案

本发明使用的化学物质为：镁合金、钇、钕、碳纤维布、无水乙醇、氩气，其准备用量如下：以克、毫升、毫米、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)精选化学物质

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度、含量控制；

(2)制备开合模具

开合式模具用模具钢5CrMnMo材料制作，模具型腔为矩形，尺寸为200mm×100mm×250mm，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；

(3)预处理碳纤维布

①剪切碳纤维布，将碳纤维布按模具型腔尺寸进行剪切，尺寸为200mm×1mm×250mm，共两块；

②清洗碳纤维布，将剪切后的碳纤维布置于超声波清洗器内，加入无水乙醇200mL，超声波频率28KHz，超声波清洗时间15min；

③干燥，将清洗后的碳纤维布置于干燥箱中，干燥温度100℃，干燥时间60min；

(4)切制镁合金块，将镁合金块置于钢质平板上，用机械切制成块状，块状尺寸≤5mm×3mm×5mm；

(5)熔炼镁钇钕合金

镁钇钕合金的熔炼是在真空感应熔炼炉内进行的，是在中频感应加热、氩气保护下完成的；

①清理真空感应熔炼炉及熔炼坩埚,用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚，使其清洁；

用无水乙醇清洗熔炼坩埚，使其洁净；

用氩气清理炉腔，驱除炉腔内有害气体；

②备料、加料

称取镁合金500g±0.01g、钇10g±0.01g、钕15g±0.01g，加入熔炼坩埚中；

③关闭真空感应熔炼炉，并密闭；

④开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达到6Pa；

⑤开启氩气瓶，向炉内输入氩气，氩气输入速度200cm³/min，使炉内压强恒定在10⁵Pa；

⑥开启中频感应加热器，加热熔炼坩埚内的镁合金、钇、钕，熔炼温度700℃±2℃，熔炼时间120min，并恒温保温静置30min，成增强型镁钇钕合金熔液；

镁合金、钇、钕在熔炼过程中将进行合金化反应，反应方程式如下：

式中：Mg_91.4Al_8.2Zn_0.4YNd为镁钇钕合金熔液

(6)压铸增强型镁钇钕合金层状复合板

镁钇钕层状复合板的压铸成型是在热压机上进行的，是在开合式模具内，加热、加压下完成的；

①将预制的开合式模具垂直置于热压机的加热工作台上，开启加热工作台，预热开合式模具，预热温度400℃，预热时间100min；

②将预处理的碳纤维布一块平展置于开合式模具底部的下垫板上；

③打开真空感应熔炼炉，取出熔炼坩埚，将熔炼的镁钇钕合金液对准模具型腔进行浇铸，浇满为止；

④将预处理的另一块碳纤维布平展置于镁钇钕合金液的上部，并用上压板压牢；

⑤将热压机的上部压块垂直对准开合式模具，开启压力电机，对开合式模具的镁钇钕合金液进行施压，施压压强3MPa，施压时间5min；

⑥关闭热压机加热工作台上的加热器，停止加热；

开合式模具内的镁钇钕合金液在施压过程中冷却至100℃；

⑦开模，打开开合式模具，取出热压成型后的镁钇钕合金板；