【
技術(shù)領(lǐng)域：
】本發(fā)明涉及鎂鋁合金領(lǐng)域，特別涉及一種高強(qiáng)度鎂鋁合金。
背景技術(shù)：
：鎂合金是以鎂為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金，其特點(diǎn)是：密度小、比強(qiáng)度高、比彈性模量大、散熱好、消震性好、承受沖擊載荷能力比鋁合金大和耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。鎂合金主要的合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，主要應(yīng)用于航空、航天、運(yùn)輸、化工、火箭等工業(yè)部門，在實(shí)用金屬中是最輕的金屬，鎂的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。它是實(shí)用金屬中的最輕的金屬，高強(qiáng)度、高剛性。現(xiàn)行市場(chǎng)上的鎂鋁合金的制作成本較高，且其各個(gè)合金原料融合程度不夠，影響后續(xù)的鎂鋁合金的力學(xué)性能特別是強(qiáng)度性能，致使鎂鋁合金容易磨損，進(jìn)一步增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此，研究一種低成本且具有高強(qiáng)度、品質(zhì)穩(wěn)定可控的鎂鋁合金，具有廣大的市場(chǎng)推廣前景。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于提供一種高強(qiáng)度鎂鋁合金，本發(fā)明通過(guò)制備稀土化合物和硅酸鈣的組裝物，并將其添加入鎂鋁合金中，促進(jìn)鎂鋁合金各個(gè)原料的融合，加快熔融速度，進(jìn)而提高各個(gè)原料的融合程度，進(jìn)一步提高鎂鋁合金的強(qiáng)度。本發(fā)明制備的高強(qiáng)度鎂鋁合金不僅具有高強(qiáng)度，而且價(jià)格低廉，具有廣大的市場(chǎng)推廣價(jià)值。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種高強(qiáng)度鎂鋁合金，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下原料：鋁粉6.0～9.7％，鋅粉0.40～0.95％，錳粉0.12～0.45％，銅粉0.03～0.05％，硅粉0.02～0.06％，鐵粉0.005～0.008％，鎳粉0.001～0.004％，鈹粉0.001～0.003％，稀土化合物和硅酸鈣的組裝物0.001～0.003％，其余為鎂粉。在本發(fā)明中，作為進(jìn)一步說(shuō)明，所述的稀土化合物和硅酸鈣的組裝物由下述方法制備：按重量份數(shù)計(jì)，將100份稀土化合物和150～200份無(wú)水乙醇混合后，放入反應(yīng)器中，用氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的ph值為7.8～8.2，同時(shí)在溫度為35～50℃、遠(yuǎn)紅外線照射功率為300～500w和超聲功率為1500～3000w的條件下，分三次加入50份硅酸鈣粉末，攪拌反應(yīng)2～3h，最后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速為1000～2000r/min的離心分離后，將白色產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥后，得到稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。在本發(fā)明中，作為進(jìn)一步說(shuō)明，所有原料的粒徑均為納米級(jí)。在本發(fā)明中，作為進(jìn)一步說(shuō)明，所述的稀土化合物為稀土硫酸鹽或稀土硝酸鹽。在本發(fā)明中，作為進(jìn)一步說(shuō)明，所述的氨水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～15％。在本發(fā)明中，作為進(jìn)一步說(shuō)明，所述的稀土為鑭系稀土金屬。部分原料的功能介紹如下：鎂粉，在本發(fā)明中為鎂鋁合金的主要原料。鋁粉，在本發(fā)明中為鎂鋁合金的主要原料。鋅粉、錳粉、銅粉、硅粉、鐵粉、鎳粉和鈹粉，在本發(fā)明中為鎂鋁合金的合金原材料。稀土化合物和硅酸鈣的組裝物，在本發(fā)明中促進(jìn)鎂鋁合金各個(gè)原料的高度融合。本發(fā)明具有以下有益效果：1.本發(fā)明采用沉淀法制備的稀土化合物和硅酸鈣的組裝物具有高產(chǎn)率的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明先將稀土化合物溶于無(wú)水乙醇中，使稀土金屬元素從固態(tài)轉(zhuǎn)化成溶于溶液的離子；然后通過(guò)在ph值為7.8～8.2的堿性條件下，通過(guò)遠(yuǎn)紅外線的活化作用，使溶液中的分子團(tuán)吸收熱能而轉(zhuǎn)化成小分子團(tuán)，加快了稀土化合物和硅酸鈣之間的接觸面積，提高了稀土化合物和硅酸鈣組裝物的生成率；于此同時(shí)，在超聲波的作用下，能夠使小分子團(tuán)均勻振動(dòng)和分散，不僅能夠增加稀土化合物和硅酸鈣的接觸面，增加稀土化合物和硅酸鈣組裝物的生成率，還能夠減小稀土化合物和硅酸鈣組裝物的粒徑，有利于后續(xù)和鎂鋁合金中各個(gè)原料熔融步驟的進(jìn)行。本發(fā)明所采用的各個(gè)技術(shù)手段相互配合、相互促進(jìn)，所產(chǎn)生的總體效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單個(gè)技術(shù)手段所產(chǎn)生的效果的簡(jiǎn)單加和。2.本發(fā)明采用的稀土化合物和硅酸鈣的組裝物能夠加快鎂鋁合金在熔融處理中各個(gè)原料的高效熔融。稀土化合物和硅酸鈣的組裝物在高溫條件下，稀土化合物能夠高效的制備在735℃能夠促進(jìn)鎂鋁合金其它原料的融合，降低各個(gè)原料之間的作用力，提高各個(gè)原料的熔融效率，縮短了熔融處理所需的時(shí)間。3.本發(fā)明的高強(qiáng)度鎂鋁合金較常用的鎂鋁合金的價(jià)格低10～20％，大幅降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，且所制備的鎂鋁合金的力學(xué)性能優(yōu)異，特別是抗拉強(qiáng)度高達(dá)395～310mpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的鎂鋁合金的強(qiáng)度，具有廣大的市場(chǎng)推廣價(jià)值?！揪唧w實(shí)施方式】實(shí)施例1：1.前期準(zhǔn)備：稀土化合物和硅酸鈣的組裝物的制備：將100g鑭系稀土金屬化合物和150g無(wú)水乙醇混合后，放入反應(yīng)器中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的ph值為7.8，同時(shí)在溫度為35℃、遠(yuǎn)紅外線照射功率為300w和超聲功率為1500w的條件下，分三次加入50份硅酸鈣粉末，攪拌反應(yīng)2h，最后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速為1000r/min的離心分離后，將白色產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥后，得到稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。經(jīng)計(jì)算，稀土化合物和硅酸鈣組裝物的產(chǎn)率為45.8％。將上述前期制備而得的物質(zhì)用于下述高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備上。2.一種高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：將934.418g鎂粉、60g鋁粉、4g鋅粉、1.2g錳粉、0.3g銅粉、0.2g硅粉、0.05g鐵粉、0.01g鎳粉、0.01g鈹粉和0.01g稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以45℃/min的升溫速度升溫至500℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在6mpa的壓力條件下活化10h，接著升溫至735℃，進(jìn)行熔融處理10h，得到熔融后的物料；所有原料的粒徑均為納米級(jí)；(2)壓鑄成型：將熔融后的物料壓射入壓鑄機(jī)中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為700t、壓射力為620t、一速為72％和二速為130％的條件下壓射6s，冷卻10s后，以開模速度為75％的條件進(jìn)行開模，得到鎂鋁合金成品。實(shí)施例2：1.前期準(zhǔn)備：稀土化合物和硅酸鈣的組裝物的制備：將100g鑭系稀土金屬化合物和165g無(wú)水乙醇混合后，放入反應(yīng)器中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13％的氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的ph值為7.9，同時(shí)在溫度為40℃、遠(yuǎn)紅外線照射功率為350w和超聲功率為2000w的條件下，分三次加入50份硅酸鈣粉末，攪拌反應(yīng)2.5h，最后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速為1400r/min的離心分離后，將白色產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥后，得到稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。經(jīng)計(jì)算，稀土化合物和硅酸鈣組裝物的產(chǎn)率為46.3％。將上述前期制備而得的物質(zhì)用于下述高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備上。2.一種高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：將927.255g鎂粉、65g鋁粉、5g鋅粉、2g錳粉、0.35g銅粉、0.3g硅粉、0.06g鐵粉、0.02g鎳粉、0.02g鈹粉和0.015g稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以45℃/min的升溫速度升溫至500℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在6mpa的壓力條件下活化10h，接著升溫至735℃，進(jìn)行熔融處理10h，得到熔融后的物料；(2)壓鑄成型：將熔融后的物料壓射入壓鑄機(jī)中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為700t、壓射力為620t、一速為72％和二速為130％的條件下壓射6s，冷卻10s后，以開模速度為75％的條件進(jìn)行開模，得到鎂鋁合金成品。實(shí)施例3：1.前期準(zhǔn)備：稀土化合物和硅酸鈣的組裝物的制備：將100g鑭系稀土金屬化合物和170g無(wú)水乙醇混合后，放入反應(yīng)器中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14％的氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的ph值為8，同時(shí)在溫度為42℃、遠(yuǎn)紅外線照射功率為400w和超聲功率為2200w的條件下，分三次加入50份硅酸鈣粉末，攪拌反應(yīng)3h，最后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速為1300r/min的離心分離后，將白色產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥后，得到稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。經(jīng)計(jì)算，稀土化合物和硅酸鈣組裝物的產(chǎn)率為47.2％。將上述前期制備而得的物質(zhì)用于下述高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備上。2.一種高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：將918.565g鎂粉、72g鋁粉、6g鋅粉、2.5g錳粉、0.4g銅粉、0.4g硅粉、0.07g鐵粉、0.03g鎳粉、0.02g鈹粉和0.015g稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以45℃/min的升溫速度升溫至500℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在6mpa的壓力條件下活化10h，接著升溫至735℃，進(jìn)行熔融處理10h，得到熔融后的物料；所有原料的粒徑均為納米級(jí)；(2)壓鑄成型：將熔融后的物料壓射入壓鑄機(jī)中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為700t、壓射力為620t、一速為72％和二速為130％的條件下壓射6s，冷卻10s后，以開模速度為75％的條件進(jìn)行開模，得到鎂鋁合金成品。實(shí)施例4：1.前期準(zhǔn)備：稀土化合物和硅酸鈣的組裝物的制備：將100g鑭系稀土金屬化合物和180g無(wú)水乙醇混合后，放入反應(yīng)器中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13％的氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的ph值為8.1，同時(shí)在溫度為39℃、遠(yuǎn)紅外線照射功率為430w和超聲功率為2200w的條件下，分三次加入50份硅酸鈣粉末，攪拌反應(yīng)2h，最后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速為1500r/min的離心分離后，將白色產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥后，得到稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。經(jīng)計(jì)算，稀土化合物和硅酸鈣組裝物的產(chǎn)率為46.8％。將上述前期制備而得的物質(zhì)用于下述高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備上。2.一種高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：將912.78g鎂粉、75g鋁粉、8g鋅粉、3.5g錳粉、0.35g銅粉、0.25g硅粉、0.07g鐵粉、0.03g鎳粉、0.02g鈹粉和0.02g稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以45℃/min的升溫速度升溫至500℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在6mpa的壓力條件下活化10h，接著升溫至735℃，進(jìn)行熔融處理10h，得到熔融后的物料；所有原料的粒徑均為納米級(jí)；(2)壓鑄成型：將熔融后的物料壓射入壓鑄機(jī)中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為700t、壓射力為620t、一速為72％和二速為130％的條件下壓射6s，冷卻10s后，以開模速度為75％的條件進(jìn)行開模，得到鎂鋁合金成品。實(shí)施例5：1.前期準(zhǔn)備：稀土化合物和硅酸鈣的組裝物的制備：將100g鑭系稀土金屬化合物和190g無(wú)水乙醇混合后，放入反應(yīng)器中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的ph值為7.9，同時(shí)在溫度為45℃、遠(yuǎn)紅外線照射功率為470w和超聲功率為2000w的條件下，分三次加入50份硅酸鈣粉末，攪拌反應(yīng)2.5h，最后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速為1800r/min的離心分離后，將白色產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥后，得到稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。經(jīng)計(jì)算，稀土化合物和硅酸鈣組裝物的產(chǎn)率為46.5％。將上述前期制備而得的物質(zhì)用于下述高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備上。2.一種高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：將896.025g鎂粉、90g鋁粉、9g鋅粉、4g錳粉、0.45g銅粉、0.4g硅粉、0.07g鐵粉、0.02g鎳粉、0.015g鈹粉和0.02g稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以45℃/min的升溫速度升溫至500℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在6mpa的壓力條件下活化10h，接著升溫至735℃，進(jìn)行熔融處理10h，得到熔融后的物料；所有原料的粒徑均為納米級(jí)；(2)壓鑄成型：將熔融后的物料壓射入壓鑄機(jī)中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為700t、壓射力為620t、一速為72％和二速為130％的條件下壓射6s，冷卻10s后，以開模速度為75％的條件進(jìn)行開模，得到鎂鋁合金成品。實(shí)施例6：1.前期準(zhǔn)備：稀土化合物和硅酸鈣的組裝物的制備：將100g鑭系稀土金屬化合物和200g無(wú)水乙醇混合后，放入反應(yīng)器中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的ph值為8.2，同時(shí)在溫度為50℃、遠(yuǎn)紅外線照射功率為500w和超聲功率為3000w的條件下，分三次加入50份硅酸鈣粉末，攪拌反應(yīng)3h，最后再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速為2000r/min的離心分離后，將白色產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥后，得到稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。經(jīng)計(jì)算，稀土化合物和硅酸鈣組裝物的產(chǎn)率為43.1％。將上述前期制備而得的物質(zhì)用于下述高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備上。2.一種高強(qiáng)度鎂鋁合金的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：將887.72g鎂粉、97g鋁粉、9.5g鋅粉、4.5g錳粉、0.5g銅粉、0.6g硅粉、0.08g鐵粉、0.04g鎳粉、0.03g鈹粉和0.03g稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以45℃/min的升溫速度升溫至500℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在6mpa的壓力條件下活化10h，接著升溫至735℃，進(jìn)行熔融處理10h，得到熔融后的物料；所有原料的粒徑均為納米級(jí)；(2)壓鑄成型：將熔融后的物料壓射入壓鑄機(jī)中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為700t、壓射力為620t、一速為72％和二速為130％的條件下壓射6s，冷卻10s后，以開模速度為75％的條件進(jìn)行開模，得到鎂鋁合金成品。對(duì)比例1：高強(qiáng)度鎂鋁合金的原料與實(shí)施例1基本相同，不同點(diǎn)在于：沒(méi)有添加稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。對(duì)比例2：高強(qiáng)度鎂鋁合金的原料與實(shí)施例1基本相同，不同點(diǎn)在于：稀土化合物和硅酸鈣的組裝物的制備過(guò)程中的沒(méi)有采用遠(yuǎn)紅外線照射和超聲處理的技術(shù)手段。對(duì)比試驗(yàn)1：動(dòng)態(tài)熔融試驗(yàn)：動(dòng)態(tài)熔融實(shí)驗(yàn)是指有差應(yīng)力狀態(tài)下的熔融實(shí)驗(yàn)，亦即伴隨有變形過(guò)程的熔融實(shí)驗(yàn)，其應(yīng)力狀態(tài)為δ1≠δ2＝δ3，試驗(yàn)條件：溫度為735℃、圍壓為100mpa、應(yīng)變速率為2×10-5/s和時(shí)間為30min，動(dòng)態(tài)熔融實(shí)驗(yàn)進(jìn)行4次，檢測(cè)對(duì)比例1-2與實(shí)施例1-6的方法制備鎂鋁合金的熔融程度，結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)比試驗(yàn)2：力學(xué)性能測(cè)試：將對(duì)比例1-2與實(shí)施例1-6的方法制備鎂鋁合金，檢測(cè)鎂鋁合金的硬度、屈服度和抗拉強(qiáng)度，檢測(cè)的具體操作步驟參考gb/t15114-2009，結(jié)果見(jiàn)表2。表1：熔融程度對(duì)比例125.6％對(duì)比例236.9％實(shí)施例139.8％實(shí)施例240.5％實(shí)施例340.2％實(shí)施例439.6％實(shí)施例540.2％實(shí)施例640.4％表1的結(jié)果表明：熔融程度的數(shù)值越高，說(shuō)明該合金越容易進(jìn)入熔融狀態(tài)；對(duì)比例1中的熔融程度的數(shù)值最低，實(shí)施例2的熔融程度的數(shù)值最高，說(shuō)明通過(guò)在原料中加入稀土化合物和硅酸鈣的組裝物，可以大幅提高鎂鋁合金之間各個(gè)金屬成分的結(jié)合程度，更容易進(jìn)入熔融狀態(tài)，以便于加工。表2：硬度hra屈服度mpa抗拉強(qiáng)度mpa對(duì)比例14073133對(duì)比例24276195實(shí)施例15299295實(shí)施例253100299實(shí)施例355103310實(shí)施例454102309實(shí)施例553101305實(shí)施例654100308表2的結(jié)果表明：硬度越高，說(shuō)明鎂鋁合金的力學(xué)性能越好，對(duì)比例1的硬度最低，實(shí)施例3的硬度最高，說(shuō)明通過(guò)采用稀土化合物和硅酸鈣的組裝物，可以大幅提高鎂鋁合金之間各個(gè)金屬成分的結(jié)合程度，提高鎂鋁合金的硬度；屈服度越高，說(shuō)明鎂鋁合金的力學(xué)性能越好，對(duì)比例2的屈服度最低，實(shí)施例3的屈服度最高，說(shuō)明通過(guò)采用稀土化合物和硅酸鈣的組裝物，可以大幅提高鎂鋁合金的屈服度；抗拉強(qiáng)度越高，說(shuō)明鎂鋁合金的力學(xué)性能越好，對(duì)比例1的抗拉強(qiáng)度最低，實(shí)施例3的抗拉強(qiáng)度最高，說(shuō)明通過(guò)采用稀土化合物和硅酸鈣的組裝物，可以大幅提高鎂鋁合金的抗拉強(qiáng)度。上述說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12