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技術(shù)領(lǐng)域：
】本發(fā)明涉及鎂鋁合金領(lǐng)域，特別涉及一種鎂鋁合金的制備方法。
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，其特點是：密度小、比強度高、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、運輸、化工、火箭等工業(yè)部門，在實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。它是實用金屬中的最輕的金屬，高強度、高剛性?，F(xiàn)行市場上的鎂鋁合金的制作成本較高，且常規(guī)方法為使用中低溫活化技術(shù)制備鎂鋁合金，其各個合金原料活化程度不夠，影響后續(xù)的熔融處理步驟，進而影響鎂鋁合金的力學性能，致使鎂鋁合金容易磨損，進一步增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。且在鎂鋁合金在熔融過程中產(chǎn)生的晶相受擠壓程度各異，不能穩(wěn)定控制晶相之間的作用力，進一步影響了鎂鋁合金的力學性能。因此，研究一種低成本且力學性能優(yōu)異、穩(wěn)定、可控的鎂鋁合金，具有廣大的市場推廣前景。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于提供一種鎂鋁合金的制備方法，本發(fā)明先對原料進行500～550℃的高溫處理，能夠?qū)ξ锪线M行高效活化；然后在高壓環(huán)境中，原料中添加稀土化合物和硅酸鈣的組裝物和在730～750℃高溫下的技術(shù)手段進行熔融處理，能夠物料熔融時間縮短至8～10h；最后采用二級射料的方式進行壓鑄成型。本發(fā)明能夠?qū)㈡V鋁合金中的各個原料進行高效活化處理，促進后續(xù)的熔融處理步驟的進行，提高鎂鋁合金的力學性能；還能夠控制原料的固熔技術(shù)，進一步提高鎂鋁合金的力學性能。本發(fā)明公開的鎂鋁合金制備方法中的物料來源廣泛、價格低廉，能大幅降低加工成本，且制備的鎂鋁合金還具有優(yōu)異的力學性能，大大拓展了鎂鋁合金的應(yīng)用市場，具有廣大的推廣前景。為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種鎂鋁合金的制備方法，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：按重量份數(shù)計，將900份鎂粉、60～100份鋁粉、4～9份鋅粉、1.2～4.5份錳粉、0.3～0.5份銅粉、0.2～0.6份硅粉、0.05～0.08份鐵粉、0.01～0.04份鎳粉、0.01～0.03份鈹粉和0.01～0.03份稀土化合物和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以40～60℃/min的升溫速度升溫至500～550℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在3～10mpa的壓力條件下活化10～12h，接著升溫至730～750℃，進行熔融處理8～10h，得到熔融后的物料；(2)壓鑄成型：采用二級射料的方式，將熔融后的物料壓射入壓鑄機中表面噴涂有脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為700～800t、壓射力為600～630t、一速為70～80％和二速為125～140％的條件下壓射5～8s，冷卻8～12s后，以開模速度為75～85％的條件進行開模，得到鎂鋁合金成品。在本發(fā)明中，作為進一步說明，步驟(2)所述的脫模劑噴涂在模具內(nèi)的具體方法為：將模具安裝在霧化噴涂設(shè)備內(nèi)，使模具與電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴之間的距離為100～250mm，打開雙線性激光光源，設(shè)定電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴的開關(guān)頻率為10hz、電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴打開的時間比為60％，最后將脫模劑傳輸至電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中，在噴涂流量為55～65ml/min、氣壓為0.2～0.25mpa和液壓為0.16～0.18m的條件下對模具進行脈沖霧化噴涂2s。在本發(fā)明中，作為進一步說明，所述的激光光源的波長為1350nm。在本發(fā)明中，作為進一步說明，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，作為進一步說明，所述的稀土化合物和硅酸鈣的組裝物的粒徑為納米級。在本發(fā)明中，作為進一步說明，步驟(2)所述的脫模劑為水性脫模劑。部分原料的功能介紹如下：鎂粉，在本發(fā)明中用作制備鎂鋁合金的主要原料。鋁粉，在本發(fā)明中用作制備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)明中用作制備鎂鋁合金的合金材料。稀土化合物和硅酸鈣的組裝物，在本發(fā)明中促進鎂鋁合金各個原料的高度融合。本發(fā)明具有以下有益效果：1.本發(fā)明采用高溫、高壓條件，對鎂鋁合金中的各個原料進行充分活化，使各個原料能夠均勻分散，活化程度提高，有利于后續(xù)進行的熔融處理步驟，進而提高鎂鋁合金的力學性能。本發(fā)明采用在500～550℃的高溫和3～10mpa的高壓的技術(shù)條件下對各個原料進行活化處理，能夠利用外部高熱和高壓的條件，使各個原料內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)由于吸收熱能而受到激發(fā)，進而使分子受到高效活化，產(chǎn)生的活化效果遠遠高于常用的在300～400℃下進行活化處理的技術(shù)手段所產(chǎn)生的效果，能為后續(xù)進行的熔融處理提供鋪墊，促進熔融處理時間的縮短，進而有利于實現(xiàn)鎂鋁合金力學性能的提高。本發(fā)明在活化處理過程中所采用的各個技術(shù)手段相互作用、相互配合、層層遞進，能夠共同提高鎂鋁合金的力學性能，所產(chǎn)生的總體效果遠遠高于單個技術(shù)手段所產(chǎn)生的效果的簡單加和。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原料的高效熔融。本發(fā)明采用的稀土化合物和硅酸鈣的組裝物在730～750℃能夠促進鎂鋁合金其它原料的融合，降低各個原料之間的作用力，提高各個原料的熔融效率，縮短了熔融處理所需的時間。3.本發(fā)明采用激光光源照射條件下進行電子脈沖霧化噴涂的技術(shù)手段，能夠顯著降低界面的溫度差，減少脫模劑的剝離力，進而調(diào)高脫模效率。本發(fā)明在常壓條件下采用激光光源照射，利用激光光源的發(fā)散度小、集中度高和功率高的優(yōu)點，將激光的光波和電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中的脈沖光共同作用，能在極短的時間內(nèi)以極快的速度產(chǎn)生脈沖噴涂，實現(xiàn)噴-停-噴-停的工作方式進行噴涂，能夠避免連續(xù)噴涂中脫模劑與模具表面之間的巨大的溫度差所產(chǎn)生的附著力降低、剝離力提高的現(xiàn)象；且電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中的霧化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對模具表面均勻化噴涂，高效控制噴涂的厚度，達到控制噴涂品質(zhì)的效果。4.本發(fā)明制備的鎂鋁合金較常用的鎂鋁合金的價格低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性能優(yōu)異，具有廣泛的市場推廣價值?！揪唧w實施方式】實施例1：一種鎂鋁合金的制備方法的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：按重量份數(shù)計，將900份鎂粉、60份鋁粉、4份鋅粉、1.2份錳粉、0.3份銅粉、0.2份硅粉、0.05份鐵粉、0.01份鎳粉、0.01份鈹粉和0.01份納米級稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以40℃/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3mpa的壓力條件下活化10h，接著升溫至730℃，進行熔融處理8h，得到熔融后的物料；(2)壓鑄成型：先將模具安裝在霧化噴涂設(shè)備內(nèi)，使模具與電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴之間的距離為100mm，打開波長均為1350nm的雙線性激光光源，設(shè)定電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴的開關(guān)頻率為10hz、電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴打開的時間比為60％，最后將水性脫模劑傳輸至電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中，在噴涂流量為55ml/min、氣壓為0.2mpa和液壓為0.16m的條件下對模具進行脈沖霧化噴涂2s，得到表面噴涂有水性脫模劑的模具；然后采用二級射料的方式，將熔融后的物料壓射入壓鑄機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600t、一速為70％和二速為125％的條件下壓射5s，冷卻8s后，以開模速度為75％的條件進行開模，得到鎂鋁合金成品。實施例2：一種鎂鋁合金的制備方法的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：按重量份數(shù)計，將900份鎂粉、70份鋁粉、5份鋅粉、2份錳粉、0.35份銅粉、0.3份硅粉、0.06份鐵粉、0.02份鎳粉、0.015份鈹粉和0.02份納米級稀土硝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520℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在5mpa的壓力條件下活化10.5h，接著升溫至735℃，進行熔融處理9h，得到熔融后的物料；(2)壓鑄成型：先將模具安裝在霧化噴涂設(shè)備內(nèi)，使模具與電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴之間的距離為150mm，打開波長均為1350nm的雙線性激光光源，設(shè)定電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴的開關(guān)頻率為10hz、電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴打開的時間比為60％，最后將水性脫模劑傳輸至電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中，在噴涂流量為56ml/min、氣壓為0.22mpa和液壓為0.17m的條件下對模具進行脈沖霧化噴涂2s，得到表面噴涂有水性脫模劑的模具；然后采用二級射料的方式，將熔融后的物料壓射入壓鑄機中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為735t、壓射力為610t、一速為75％和二速為128％的條件下壓射6s，冷卻10s后，以開模速度為79％的條件進行開模，得到鎂鋁合金成品。實施例3：一種鎂鋁合金的制備方法的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：按重量份數(shù)計，將900份鎂粉、80份鋁粉、6份鋅粉、3.2份錳粉、0.4份銅粉、0.5份硅粉、0.07份鐵粉、0.02份鎳粉、0.02份鈹粉和0.02份納米級稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以50℃/min的升溫速度升溫至510℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在7mpa的壓力條件下活化10.5h，接著升溫至735℃，進行熔融處理9.5h，得到熔融后的物料；(2)壓鑄成型：先將模具安裝在霧化噴涂設(shè)備內(nèi)，使模具與電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴之間的距離為175mm，打開波長均為1350nm的雙線性激光光源，設(shè)定電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴的開關(guān)頻率為10hz、電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴打開的時間比為60％，最后將水性脫模劑傳輸至電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中，在噴涂流量為60ml/min、氣壓為0.21mpa和液壓為0.17m的條件下對模具進行脈沖霧化噴涂2s，得到表面噴涂有水性脫模劑的模具；然后采用二級射料的方式，將熔融后的物料壓射入壓鑄機中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為760t、壓射力為620t、一速為77％和二速為130％的條件下壓射7s，冷卻9s后，以開模速度為78％的條件進行開模，得到鎂鋁合金成品。實施例4：一種鎂鋁合金的制備方法的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：按重量份數(shù)計，將900份鎂粉、90份鋁粉、8份鋅粉、2份錳粉、0.42份銅粉、0.3份硅粉、0.06份鐵粉、0.02份鎳粉、0.015份鈹粉和0.015份納米級稀土硝酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以52℃/min的升溫速度升溫至540℃，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11h，接著升溫至740℃，進行熔融處理9h，得到熔融后的物料；(2)壓鑄成型：先將模具安裝在霧化噴涂設(shè)備內(nèi)，使模具與電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴之間的距離為150mm，打開波長均為1350nm的雙線性激光光源，設(shè)定電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴的開關(guān)頻率為10hz、電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴打開的時間比為60％，最后將水性脫模劑傳輸至電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中，在噴涂流量為63ml/min、氣壓為0.24mpa和液壓為0.165m的條件下對模具進行脈沖霧化噴涂2s，得到表面噴涂有水性脫模劑的模具；然后采用二級射料的方式，將熔融后的物料壓射入壓鑄機中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為745t、壓射力為620t、一速為74％和二速為132％的條件下壓射6s，冷卻11s后，以開模速度為82％的條件進行開模，得到鎂鋁合金成品。實施例5：一種鎂鋁合金的制備方法的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：按重量份數(shù)計，將900份鎂粉、80份鋁粉、6份鋅粉、3.3份錳粉、0.35份銅粉、0.5份硅粉、0.06份鐵粉、0.025份鎳粉、0.02份鈹粉和0.02份納米級稀土硫酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以49℃/min的升溫速度升溫至515℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在8mpa的壓力條件下活化11h，接著升溫至745℃，進行熔融處理8.5h，得到熔融后的物料；(2)壓鑄成型：先將模具安裝在霧化噴涂設(shè)備內(nèi)，使模具與電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴之間的距離為200mm，打開波長均為1350nm的雙線性激光光源，設(shè)定電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴的開關(guān)頻率為10hz、電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴打開的時間比為60％，最后將水性脫模劑傳輸至電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中，在噴涂流量為61ml/min、氣壓為0.24mpa和液壓為0.17m的條件下對模具進行脈沖霧化噴涂2s，得到表面噴涂有水性脫模劑的模具；然后采用二級射料的方式，將熔融后的物料壓射入壓鑄機中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為750t、壓射力為625t、一速為76％和二速為137％的條件下壓射6s，冷卻9s后，以開模速度為80％的條件進行開模，得到鎂鋁合金成品。實施例6：一種鎂鋁合金的制備方法的制備，包括以下步驟：(1)活化處理及熔融處理：按重量份數(shù)計，將900份鎂粉、100份鋁粉、9份鋅粉、4.5份錳粉、0.5份銅粉、0.6份硅粉、0.08份鐵粉、0.04份鎳粉、0.03份鈹粉和0.03份納米級稀土硝酸鹽和硅酸鈣的組裝物放入熔煉設(shè)備中，以60℃/min的升溫速度升溫至550℃，然后往熔煉設(shè)備中通入惰性氣體，使物料在10mpa的壓力條件下活化12h，接著升溫至750℃，進行熔融處理10h，得到熔融后的物料；(2)壓鑄成型：先將模具安裝在霧化噴涂設(shè)備內(nèi)，使模具與電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴之間的距離為250mm，打開波長均為1350nm的雙線性激光光源，設(shè)定電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴的開關(guān)頻率為10hz、電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴打開的時間比為60％，最后將水性脫模劑傳輸至電子脈沖空氣助力霧化型噴嘴中，在噴涂流量為65ml/min、氣壓為0.25mpa和液壓為0.18m的條件下對模具進行脈沖霧化噴涂2s，得到表面噴涂有水性脫模劑的模具；然后采用二級射料的方式，將熔融后的物料壓射入壓鑄機中表面噴涂有水性脫模劑的模具內(nèi)，然后在鎖模力為800t、壓射力為630t、一速為80％和二速為140％的條件下壓射8s，冷卻12s后，以開模速度為85％的條件進行開模，得到鎂鋁合金成品。對比例1：鎂鋁合金的制備方法的原料與實施例1基本相同，不同點在于：步驟(1)中沒有采用稀土化合物和硅酸鈣的組裝物。對比例2：鎂鋁合金的制備方法的原料與實施例1基本相同，不同點在于：步驟(1)中的活化條件為：升溫至300～400℃下活化20～24h。對比例3：鎂鋁合金的制備方法的原料與實施例1基本相同，不同點在于：步驟(2)中脫模劑噴涂模具的方式為連續(xù)噴涂2s。對比試驗1：動態(tài)熔融試驗：動態(tài)熔融實驗是指有差應(yīng)力狀態(tài)下的熔融實驗，亦即伴隨有變形過程的熔融實驗，其應(yīng)力狀態(tài)為δ1≠δ2＝δ3，試驗條件：溫度為735℃、圍壓為100mpa、應(yīng)變速率為2×10-5/s和時間為30min，動態(tài)熔融實驗進行4次，檢測對比例1-3與實施例1-6的方法制備鎂鋁合金的熔融程度，結(jié)果見表1。對比試驗2：力學性能測試：將對比例1-3與實施例1-6的方法制備鎂鋁合金，檢測鎂鋁合金的硬度、屈服度和抗拉強度，檢測的具體操作步驟參考gb/t15114-2009，結(jié)果見表2。對比試驗3：剝離試驗：采用濟南藍光機電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的bld-200n型電子剝離試驗機進行剝離試驗，將對比例1-3與實施例1-6的方法將脫模劑噴涂在表面處理干凈的模具上，室溫下放置30分鐘，然后將其固定在電子剝離試驗機上，設(shè)定剝離程序后，用標準壓敏膠粘帶以25mm/min的速度做180°剝離試驗，對脫模劑脫模次數(shù)以及脫模時受力情況進行分析，結(jié)果見表3。表1：表1的結(jié)果表明：熔融程度的數(shù)值越高，說明該合金越容易進入熔融狀態(tài)；對比例1中的熔融程度的數(shù)值最低，實施例4的熔融程度的數(shù)值最高，說明通過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金屬成分的結(jié)合程度，更容易進入熔融狀態(tài)，以便于加工。表2：硬度hra屈服度mpa抗拉強度mpa對比例14579156對比例24875190對比例35094245實施例151100307實施例25399300實施例354101299實施例455102295實施例55398296實施例65499305表2的結(jié)果表明：硬度越高，說明鎂鋁合金的力學性能越好，對比例1的硬度最低，實施例4的硬度最高，說明通過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，說明鎂鋁合金的力學性能越好，對比例2的屈服度最低，實施例4的屈服度最高，說明通過采用本發(fā)明所采用的高溫的活化的技術(shù)手段，可以大幅提高鎂鋁合金的屈服度；抗拉強度越高，說明鎂鋁合金的力學性能越好，對比例1的抗拉強度最低，實施例1的抗拉強度最高，說明通過采用本發(fā)明所采用的高溫的活化的技術(shù)手段，可以大幅提高鎂鋁合金的抗拉強度。表3：剝離次數(shù)剝離力n/cm對比例1182.3對比例2192.2對比例3113.6實施例1261.9實施例2272.0實施例3291.9實施例4311.8實施例5281.9實施例6262.0表3的結(jié)果表明：剝離的次數(shù)越多，說明脫模劑噴涂的效果越好；對比例3的剝離次數(shù)最少，實施例4的剝離次數(shù)最多，說明通過脈沖霧化噴涂的技術(shù)手段，能夠明顯提高模具的剝離次數(shù)，降低脫模劑的使用成本；剝離力越小，說明脫模劑剝離模具所需的力氣越小，鎂鋁合金越容易從模具中剝離出來；對比例3的剝離力最大，實施例4的剝離力最小，說明通過脈沖霧化噴涂的技術(shù)手段，能夠明顯提高模具的剝離效率。上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，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。當前第1頁12