[发明专利]一种掺杂二硼化钛的耐磨镁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂二硼化钛的耐磨镁合金的制备方法，属有色金属合金增强制备及应用的技术领域。

背景技术

镁及镁合金是最轻的有色金属结构材料，可在机械、电子、航空、医学、日用工业中应用，具有高的比强度、比模量，具有优良的加工性能；但是镁及镁合金强度低、硬度低、耐高温性能差、耐磨损性能差，使镁及镁合金的应用受到了很大的局限；故必须对镁及镁合金的力学性能及耐摩擦性能进行改进，才能扩展镁及镁合金的应用范围。

镁及镁合金的增强增韧方法有多种形式，例如掺杂金属法、轧制法、等通道挤压法，但这些方法仍存在技术上的不足，很难达到高精尖产品的使用要求。

合金复合化是提高镁合金耐磨性的有效方法，在合金复合化的同时对其变形工艺进行优化是提高镁合金力学性能及耐磨性的有效途径，这一技术还在科学研究中。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的不足，以镁合金为原料，掺杂二硼化钛，经熔炼、铸造成锭、加压凝固、固溶处理、热挤压，制成耐磨镁合金，以增强镁合金的韧性及耐磨性能。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：镁合金、二硼化钛、氢氟酸、去离子水、无水乙醇、二氧化碳，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

镁合金：AZ91，固态块体1000g±0.01g

二硼化钛：TiB₂，固态粉体624.31g±0.01g

氢氟酸：HF，液态液体，100mL±10mL

去离子水：H₂O,液态液体，1000mL±10mL

无水乙醇：C₂H₅OH，1000mL±10mL

二氧化碳：CO₂，800000cm³±100cm³

制备方法如下：

(1)预处理镁合金

将镁合金块体置于钢质平板上，用机械切割成小块，小块尺寸≤5mm×3mm×4mm；

然后置于干燥炉中干燥，干燥温度105℃，以消除表面水汽；

(2)预处理二硼化钛

①配制氢氟酸水溶液

量取氢氟酸76mL±0.001mL，去离子水924mL±0.001mL，加入量桶中，搅拌5min,成1.7mol/L的氢氟酸水溶液；

②将二硼化钛624.31g±0.01g加入氢氟酸水溶液中，浸泡24小时，成混合液；

③抽滤

将混合液置于抽滤瓶的漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，留存滤饼，弃去滤液；

④干燥

将二硼化钛滤饼装入石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度80℃，真空度2Pa，干燥时间120min；

然后升温至100℃，干燥时间30min；

继续升温至120℃，干燥时间10min；

⑤预氧化

将干燥后的二硼化钛颗粒置于普通干燥箱中进行预氧化；

加热温度120℃，加热时间10min；

然后升温至150℃，加热时间2min；

(3)熔炼制备耐磨镁合金

熔炼制备耐磨镁合金是在真空熔炼炉内进行的，是在抽真空、输入二氧化碳气体、中频感应加热熔炼、外水循环冷却下完成的；

①制备开合模具

开合式模具用不锈钢材料制造，模具型腔为圆筒形，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；

②清理真空熔炼炉

打开真空熔炼炉，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚，然后用无水乙醇进行清洗，使坩埚内洁净；

向熔炼炉内输入二氧化碳气体，清除炉内有害气体，然后关闭熔炼炉；

③开启真空泵，抽取真空熔炼炉内空气，使炉内压强达2Pa；

④将预处理的镁合金块加入熔炼坩埚内；

⑤开启二氧化碳气体瓶，向真空熔炼炉内输入二氧化碳气体，二氧化碳输入速度100cm³/min，使炉内压强恒定在0.1MPa；开启中频感应加热器，加热温度780℃±2℃，加热熔炼时间40min，熔炼后成合金熔液；熔炼后停止加热，使镁合金溶液降至595℃；

⑥将预处理的二硼化钛颗粒通过加料斗加入熔炼坩埚内；

开启熔炼坩埚内搅拌器，搅拌转数28转/min，熔炼搅拌时间20min；