一种增强型镁钇钕合金层状复合板的制备方法与流程

技术特征：

1.一种增强型镁钇钕合金层状复合板的制备方法，其特征在于：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，是在高频感应加热、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；

⑧冷却，将镁钇钕合金板埋入细砂中，继续冷却至25℃，时间24h；

⑨切制、清理、清洗

将冷却的镁钇钕合金板置于钢制平板上，用机械切制合金板周边，使其齐整；

用砂纸打磨镁钇钕合金板周边及正反表面，使其清洁；

用无水乙醇清洗镁钇钕合金板周边及正反表面，使其洁净；

(7)检测、分析、表征

对制备的镁钇钕合金板的形貌、力学性能进行检测、分析、表征；

用扫描电镜进行显微组织分析；

用X射线衍射仪进行物相分析；

结论：镁钇钕合金板由碳纤维包覆，硬度达65HV_0.01，强度达498MPa；

(8)包装储存

对制备的镁钇钕合金板用软质软料包装，储存于洁净环境，要防潮、防晒、防酸碱盐腐蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。

2.根据权利要求1所述的一种增强型镁钇钕层状复合板的制备方法，其特征在于：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；

真空感应熔炼炉为立式、真空感应熔炼炉下部为第一炉座(2)，上部为炉盖(3)，内部为炉腔(4)；在炉腔(4)底部设有第一工作台(9)，在第一工作台(9)上部为熔炼坩埚(10)，熔炼坩埚(10)外部为中频感应加热器(11)，熔炼坩埚(10)内为镁钇钕合金液(12)；在真空感应熔炼炉(1)的右上部设有出气管阀(5)；真空感应熔炼炉(1)的外部由外水循环冷却管(6)环绕，并通过进水阀(7)、出水阀(8)与外接水源连接；在真空感应熔炼炉的右下部设有真空泵(13)，真空泵(13)上部设有真空阀(14)，真空管(15)，并与炉腔(4)连通；在真空感应熔炼炉(1)的左部设有氩气瓶(16)，氩气瓶(16)上部设有氩气阀(17)、氩气管(18)，并向炉腔(4)内输入氩气(19)；在第一炉座(2)上设有第一显示屏(20)、第一指示灯(21)、第一电源开关(22)，加热温度控制器(23)、真空泵控制器(24)。

3.根据权利要求1所述的一种增强型镁钇钕合金层状复合板的制备方法，其特征在于：镁钇钕合金层状复合板的压铸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；

热压机为立式，热压机底部为第二底座(25)、顶部为顶座(26)，并由左立柱(27)、右立柱(28)支撑；在第二底座(25)上部设有第二工作台(29)，第二工作台(29)下部为工作台加热器(30)，在第二工作台(29)上部垂直置放开合式模具(31)，在开合式模具(31)外部设有模具加热器(32)；在开合式模具(31)底部为下垫板(33)，在下垫板(33)上部为底层碳纤维布(34)，底层碳纤维布(34)上部为镁钇钕合金液(35)，镁钇钕合金熔液(35)上部为顶层碳纤维布(36)，顶层碳纤维布(36)上部由上压板(37)压平，上压板(37)上部由上压块(38)压牢，上压块(38)上部连接压力电机(39)；在第二底座(25)上设有第二显示屏(40)、第二指示灯(41)、第二电源开关(42)、模具加热控制器(43)、工作台加热控制器(44)、压力电机控制器(45)。