耐热高强镁合金材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有色金属合金制备及应用的技术领域，具体为一种耐热高强镁合金复合材料制备方法。
【背景技术】
[0002]镁及镁合金已被广泛应用于工业各个领域，尤其是汽车行业，例如汽车尾气排气管。
[0003]镁合金资源丰富具有密度低，高比强度、高比刚度等优点，且易于循环利用。
[0004]为了提高镁合金的结构特性和功能，常在镁合金中加入其它组元，扩大镁合金的使用范围。例如在镁中加入Sn，形成增强高熔点相Mg2Sn,从而使其热稳定性、力学性能高于传统AZ和ZK系列镁合金;在Mg-Sn系合金中加入Zn和Al后，可以调控合金的时效组织，对镁合金产生强化效果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对【背景技术】的情况，采用镁元素作为基体，加入锡元素的同时加入少量的铝元素和锌元素，采用等离子放电烧结法，制成Mg-8Sn-lAl-lZn合金，以提高镁合金的强度及耐腐蚀性能。
[0006]本发明是采用如下技术方案实现的:
一种耐热高强镁合金材料的制备方法，包括如下步骤:
(1)、圆筒形模具制备
圆筒形模具所用材质为石墨，模具型腔表面粗糙度Ra=0.08?0.16μ??；
(2)、除湿、除气处理镁粉
将镁粉置于石英容器中，放置于真空加热炉中干燥；
(3)、除湿、除气处理锡粉
将锡粉置于石英容器中，放置于真空加热炉中干燥；
(4)、除湿、除气处理锌粉
将锌粉置于石英容器中，放置于真空加热炉中干燥；
(5)、除湿、除气处理铝粉
将铝粉置于石英容器中，放置于真空加热炉中干燥；
(6)、配料
配料在真空手套箱内进行，称取重量比为镁粉:锡粉:锌粉:铝粉=90:8:1:1,置于球磨罐中混匀，对球磨罐进行密封保存；
(7)、球磨混料
将装有粉末的球磨罐置于球磨机上进行球磨混料，球磨后获得均匀的镁合金粉；
(8)、装料
a、将装好粉末的球磨罐置于真空手套箱内，打开球磨罐，取出镁合金粉末;打开石墨模具，在模具下垫块上部放置石墨纸，在石墨纸上部均匀放置镁合金粉末，在镁合金粉末上部放置石墨纸，在石墨纸上放置模具上压块；
b、将装好镁合金粉的模具进行密封处理并置于手套箱内；
(9)、耐热高强镁合金材料的热压烧结
耐热高强镁合金材料的热压烧结是在等离子放电烧结炉内进行的，整个过程包括等离子加热、真空、加压、外水循环冷却；
A、打开等离子放电烧结炉炉门，在下电极上部放置装有镁合金粉的圆筒形模具，调节模具使下垫块与下电极接触，移动上电极、模具上压块，使上电极与圆筒形模具上压块接触，固定模具，关闭等离子放电烧结炉炉门；
B、开启外水循环冷却管，进行外水循环冷却；
C、开启等离子放电烧结炉脉冲电流发射器，炉内上下电击之前开始放电，开始加热，保持恒定的加热温度590°C ；
D、开启等离子放电烧结炉的压力电机，加载压强40MPa;加热、加压时间30min；镁合金粉末在加热、加压过程中形态发生转换，形成镁合金块体；
F、烧结完毕，关闭烧结按钮，使镁合金块体随炉冷却至25°C;
G、开炉，取出圆筒形模具；
H、开模，取出镁合金块体，即耐热高强镁合金材料；
(10)、打磨、砂光处理
将制得的耐热高强镁合金材料置于玻璃平板上，用砂纸打磨表面及周边直至表面洁净；
(11)、用无水乙醇清洗耐热高强镁合金复合材料表面，使其洁净。
[0007]本发明是针对镁合金需高强耐蚀的实际情况，锡元素添加能形成高熔点第二相、铝元素和锌元素能起弥散强化的作用，采用等离子烧结技术制备高强耐蚀复合材料，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，锡元素在镁基体中形成第二相，同时加热速度快，在真空环境下完成材料制备，可防止材料污染，Mg-SSn-1Al-1Zn合金金相组织致密性好，第二相在基体颗粒边缘呈网状分布，结合紧密，维氏硬度达66HV，合金的腐蚀电流为1.9632 X 10—5A/cm2，是一种理想的高强耐蚀镁合金材料。
【附图说明】
[0008]图1表示放电等离子烧结炉的结构示意图。
[0009]图2表示耐热高强镁合金材料显微组织形貌图。
[0010]图3表示耐热高强镁合金材料X射线衍射图。
[0011]图4表示耐热高强镁合金材料极化曲线。
[0012]图中，1-上电极，2-模具上压块，3-圆筒形模具，4-模具下垫块，5-下电极，6-真空管，7-外水循环冷却管，8-进水阀，9-真空阀，10-真空栗，11-底座，12-顶座，13-上电极板，14-等离子放电烧结炉炉体，15-第一石墨纸，16-第二石墨纸，17-炉腔，18-下电极板，19-出水阀，20-导线，21-电源开关，22-压力电机控制器按钮，23-真空栗控制器按钮，24-加热温度控制器按钮，25-指示灯，26-显示器，27-电控箱。
【具体实施方式】
[0013]下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
[0014]一种耐热高强镁合金材料的制备方法，所用化学物质材料为:镁粉、锡粉、锌粉、铝粉、无水乙醇、石墨纸、砂纸，各粉末用量如下:以克、毫升、毫米为计量单位
镁粉:Mg2.63g±0.01g;
锡粉:Sn0.23g±0.01g;
锌粉:Zn0.25 g±0.01g;
铝粉:Al0.25 g±0.01g;
无水乙醇:C2H5OH500mL±10 mL；
石墨纸:C800mm X Imm X 800mm ；
砂纸:400 目 300mmX 0.5mmX 200mm。
[0015]具体制备方法如下:
(I)、圆筒形模具制备
圆筒形模具所用材质为石墨，模具型腔表面粗糙度为Ra=0.08-0.16μπι。
[0016](2)、除湿、除气处理镁粉
将镁粉置于石英容器中，放置于真空加热炉中干燥，干燥温度1000C，真空度7Pa，干燥时间15min。
[0017](3)、除湿、除气处理锡粉
将镁粉置于石英容器中，放置于真空加热炉中干燥，干燥温度60°C，真空度7Pa，干燥时间1min0
[0018](4)、除湿、除气处理锌粉
将锌粉置于石英容器中，放置于真空加热炉中干燥，干燥温度60°C，真空度7Pa，干燥时间1min0
[0019](5)、除湿、除气处理铝粉
将铝粉置于石英容器中，放置于真空加热炉中干燥，干燥温度600C，真空度7Pa，干燥时间1min0
[0020](6)、配料
配料在真空手套箱内进行，称取镁粉2.638±0.018、锡粉0.238±0.018、锌粉0.25 g土0.0I g、铝粉0.25 g ± 0.0I g，置于球磨罐中混匀，对球磨罐进行密封保存；
儀粉:锡粉:梓粉:招粉=90: 8: I: I ο[0021 ] (7)、球磨混料
将装有粉末的球磨罐置于球磨机上进行球磨混料，球磨混料转速设为1500r/min，球磨时间设为2h，球磨后获得均匀的镁合金粉。
[0022](8)、装料
a、将装好粉末的球磨罐置于真空手套箱内，打开球磨罐，取出镁合金粉末;打开石墨模具，在模具下垫块上部放置石墨纸，在石墨纸上部均匀放置镁合金粉末，在镁合金粉末上部放置石墨纸，在石墨纸上放置模具上垫块；
b、将装好镁合金粉的模具进行密封处理并置于手套箱内。
[0023]( 9)、耐热高强镁合金材料的热压烧结
耐热高强镁合金材料的热压烧结是在放电等离子烧结炉内进行的，整个过程包括等离子加热、真空、加压、外水循环冷却；
A、打开等离子放电烧结炉炉门，在下电极上部放置装有镁合金粉的圆筒形模具，调节模具使下垫块与下电极接触，移动上电极、模具上垫块，使上电极与圆筒形模