一种汽车内饰件生产用镁合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车内饰件生产用镁合金材料及其制备方法，该镁合金材料包括以下重量份的原料：碳纤维混杂复合材料颗粒、铝、锌、锰、硅、铁、镍、Al‑Ti‑B‑Re中间合金、余量为镁和不可避免杂质。本发明专利技术所得的汽车内饰件生产用镁合金材料在铝镁基质的基础上添加碳纤维混杂复合材料颗粒，有效的提高了镁合金的耐热、强度、耐磨等机械性能，并且添加Al‑Ti‑B‑Re中间合金使得镁合金材料组织内的晶粒细化均匀和进一步提高合金的耐高温性能和强度等，可以有效提高镁合金材料的铸造和加工性能；同时，碳纤维混杂复合材料颗粒的加入使得镁合金材料达到了材料轻量化的效果，降低了材料的成本和延长了使用寿命。

Magnesium alloy material for automobile interior decorations and preparation method thereof

The invention discloses a magnesium alloy material for automobile interior ornament production and its preparation method. The magnesium alloy material includes raw materials of the following weight parts: carbon fiber hybrid composite particles, aluminum, zinc, manganese, silicon, iron, nickel, Al Ti B Re intermediate alloy, residue of magnesium and unavoidable impurities. The magnesium alloy material is added to the matrix of the aluminum magnesium alloy by adding carbon fiber hybrid composite particles on the basis of the matrix of aluminum and magnesium. The mechanical properties of the magnesium alloy are effectively improved, such as heat resistance, strength and wear resistance, and the Al Ti B Re intermediate alloy is added to make the grain in the magnesium alloy material fine and uniform. At the same time, the casting and processing properties of the magnesium alloy materials can be improved effectively by improving the high temperature resistance and strength of the alloy. At the same time, the addition of carbon fiber hybrid composites makes the magnesium alloy material achieve the effect of lightweight material, reducing the cost and prolonging the life of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种汽车内饰件生产用镁合金材料及其制备方法
本专利技术属于合金材料领域，具体涉及一种汽车内饰件生产用镁合金材料及其制备方法。
技术介绍
镁合金是最轻的金属结构材料，其比强度、比刚度均很高，比弹性模量与高强铝合金、合金钢的大致相同，同时具有良好的阻尼性能。因而利用镁合金材料可以充分发挥出该材料电磁屏蔽效果好、重量小、减震能力强、易于成型的特点，截至目前为止，镁合金材料在航空航天科学领域和汽车制造等领域有着广泛的应用，随着材料技术的发展，镁合金材料具必定会有更加广阔的应用前景和使用价值。这些年来随着中国汽车市场消费水平的日益提高，中国汽车的保有量有了大幅度的提升，而镁合金使用在汽车制造材料上，可以有效的降低汽车的整体质量，提升汽车的性能，具有节能环保的作用，这也活跃了镁合金市场的发展，此外，在有色金属行业中，镁合金作为子行业，在中国制造业的发展过程中发挥了重要的作用，也可以借助制造业升级来提升竞争力。镁合金工产业是一种材料密集型的行业，其受技术因素影响较大，因此铸造镁合金技术的研究对于镁合金产业的发展具有重要的意义。不过镁合金在使用过程中也暴露出了较多的缺点，比如镁合金的韧性和塑性较差，在高温下表现的性能不好，耐腐蚀能力也不强，这些缺点限制了镁合金的使用，是以提高镁合金的强度、耐高温性等是当前镁合金技术研究的主要内容，本专利技术使用的稀土修饰的中间合金和碳纤维混杂复合材料颗粒增强铝镁合金，不仅可以细化组织内部结构还可以提高合金的高温、耐磨等性能，使得制备出的合金材料性能较好。
技术实现思路
鉴于以上目的，本专利技术公开了一种汽车内饰件生产用镁合金材料，通过添加碳纤维混杂复合材料颗粒和稀土修饰的中间合金，使得制备的合金的高温性能、耐磨性能等机械性能都有所改善。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种汽车内饰件生产用镁合金材料，由以下质量百分比的原料组成：碳纤维混杂复合材料颗粒3.2-5.5％、铝5.6-6.2％、锌0.1-0.2％、锰0.32-0.57％、硅0.05-0.08％、铁0.005-0.01％、镍0.001-0.002％、Al-Ti-B-Re中间合金0.4-0.6％、余量为镁和不可避免杂质；其中，碳纤维混杂复合材料颗粒的制备过程为：1)对纳米碳纤维进行表面预处理：将一定量的纳米碳纤维放置在烧杯中，加入酸混合液后置于30-50KHz的超声仪水槽中震荡并搅拌2-3h后取出，滤去酸混合液并用去离子水清洗3-5次，之后将处理后的纳米碳纤维置于60-70℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，酸混合液组分为100ml/LHCl和80ml/LHF的混合溶液；2)将步骤1)预处理后的纳米碳纤维与有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末置于研磨机中研磨6-8h后取出，再将取出的混合物放入高速搅拌机中搅拌15-20min后，加入马来酸酐接枝相容剂，继续搅拌15-20min后将混合物料送入双螺杆挤出机中熔融共混，挤出碳纤维混杂复合材料颗粒；其中，纳米碳纤维、有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末的质量份数比为4：(9-10)：(2-3)。所述Al-Ti-B-Re中间合金选自Al-4Ti-B-La中间合金、Al-4Ti-B-Y中间合金和Al-4Ti-B-Nd中间合金中的一种或多种。其Al-Ti-B-Re中间合金的制备方法参考论文《Al-Ti-B-Re中间合金细化剂研究》(大连理工大学，2007)；其制备得到的Al-4Ti-B-La中间合金等不仅可以使合金组织内晶粒细化均匀，还可以有效提高合金的耐高温性能和强度等。上述汽车内饰件生产用镁合金材料的制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述熔炼工艺在N2和SF6混合气体保护条件下进行，步骤如下：(1)按原料质量百分比，分别称取碳纤维混杂复合材料颗粒、镁锭、铝锭、锌锭、电解锰、硅粉、铁粉、镍粉和Al-Ti-B-Re中间合金，并将各种原料放置在260-280℃的预热炉中预热10-15h；(2)将预热后的镁锭置于熔化炉中加热至670-690℃至镁锭完全熔化，然后向熔化的镁液中加入碳纤维混杂复合材料颗粒，加热至碳纤维混杂复合材料颗粒完全熔化后，得到混合镁液1，在此温度下保温3-5min；(3)再向步骤(2)所得的熔化的混合镁液1中加入铝锭、锌锭、电解锰，加热至铝锭、锌锭、电解锰完全熔化后，得到混合镁液2，在此温度下保温6-8min；(4)进一步地向步骤(3)所得的熔化的混合镁液2中加入Al-Ti-B-Re中间合金，加热至Al-Ti-B-Re中间合金完全熔化后，得到混合镁液3，在此温度下保温10-15min；(5)最后向步骤(4)所得的熔化的混合镁液3中加入硅粉、铁粉和镍粉，加热至硅粉、铁粉和镍粉完全熔化后，得到混合合金熔液，在此温度下保温5-7min；(6)撇去步骤(5)所得的混合合金熔液的表面浮渣，在此温度下精炼3-5min，精炼完成后再撇去表面浮渣，升温至760-780℃，静置10-15min；(7)静置后待混合合金熔液降温至720-730℃时，向预先加热好的钢制模具中进行浇注，得到汽车内饰件生产用镁合金材料；所述的热处理工艺为：将熔炼得到的镁合金材料在350-380℃温度下进行3-5h的固溶处理，而后在150±5℃温度中进行12h的时效处理。所述熔炼工艺中混合气体N2和SF6的体积比为50:1。所述钢制模具的预热温度为220-230℃。经检测，合金化冶炼和热处理后所得的汽车内饰件生产用镁合金材料的抗拉强度为530-560MPa，屈服强度为380-420MPa，硬度为78-80HV，摩擦系数为0.068-0.073，伸长率为9.8-10.4％，晶粒度为7-8级，使用寿命为同等产品的1.6-1.8倍。本专利技术的碳纤维混杂复合材料颗粒以有机硅改性酚醛树脂为复合材料的基底，通过马来酸酐接枝相容剂混杂碳纤维和氧化铝陶瓷粉末，经检测，制备得到的混杂复合材料复配到镁合金基底中，其增强效果优于单一材料的增强效果，体现在具有良好的抗热衰退性、硬度适当和较小的磨损率等。本专利技术的有益效果：本专利技术所得的汽车内饰件生产用镁合金材料在铝镁基质的基础上添加碳纤维混杂复合材料颗粒，有效的提高了镁合金的耐热、强度、耐磨等机械性能，并且添加Al-Ti-B-Re中间合金使得镁合金材料组织内的晶粒细化均匀和进一步提高合金的耐高温性能和强度等，可以有效提高镁合金材料的铸造和加工性能；同时，碳纤维混杂复合材料颗粒的加入使得镁合金材料达到了材料轻量化的效果，降低了材料的成本和延长了使用寿命。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。实施例中，各种原料均为马可波罗网产品，其中纳米碳纤维为青岛海尔科大纳米科技股份有限公司产品。实施例1一种汽车内饰件生产用镁合金材料，由以下质量百分比的原料组成：碳纤维混杂复合材料颗粒4.8％、铝5.9％、锌0.1％、锰0.45％、硅0.06％、铁0.005％、镍0.001％、Al-4Ti-B-La中间合金0.2％、Al-4Ti-B-Y中间合金0.3％、余量为镁和不可避免杂质；其中，碳纤维混杂复合材料颗粒的制备过程为：1)对纳米碳纤维进行表面预处理：将8份纳米碳纤维放置在烧杯中，加入酸混合液后置于40KHz的超声仪水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车内饰件生产用镁合金材料，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：碳纤维混杂复合材料颗粒3.2‑5.5％、铝5.6‑6.2％、锌0.1‑0.2％、锰0.32‑0.57％、硅0.05‑0.08％、铁0.005‑0.01％、镍0.001‑0.002％、Al‑Ti‑B‑Re中间合金0.4‑0.6％、余量为镁和不可避免杂质；其中，碳纤维混杂复合材料颗粒的制备过程为：1)对纳米碳纤维进行表面预处理：将一定量的纳米碳纤维放置在烧杯中，加入酸混合液后置于30‑50KHz的超声仪水槽中震荡并搅拌2‑3h后取出，滤去酸混合液并用去离子水清洗3‑5次，之后将处理后的纳米碳纤维置于60‑70℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，酸混合液组分为100ml/L HCl和80ml/L HF的混合溶液；2)将步骤1)预处理后的纳米碳纤维与有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末置于研磨机中研磨6‑8h后取出，再将取出的混合物放入高速搅拌机中搅拌15‑20min后，加入马来酸酐接枝相容剂，继续搅拌15‑20min后将混合物料送入双螺杆挤出机中熔融共混，挤出碳纤维混杂复合材料颗粒；其中，纳米碳纤维、有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末的质量份数比为4：(9‑10)：(2‑3)。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车内饰件生产用镁合金材料，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：碳纤维混杂复合材料颗粒3.2-5.5％、铝5.6-6.2％、锌0.1-0.2％、锰0.32-0.57％、硅0.05-0.08％、铁0.005-0.01％、镍0.001-0.002％、Al-Ti-B-Re中间合金0.4-0.6％、余量为镁和不可避免杂质；其中，碳纤维混杂复合材料颗粒的制备过程为：1)对纳米碳纤维进行表面预处理：将一定量的纳米碳纤维放置在烧杯中，加入酸混合液后置于30-50KHz的超声仪水槽中震荡并搅拌2-3h后取出，滤去酸混合液并用去离子水清洗3-5次，之后将处理后的纳米碳纤维置于60-70℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，酸混合液组分为100ml/LHCl和80ml/LHF的混合溶液；2)将步骤1)预处理后的纳米碳纤维与有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末置于研磨机中研磨6-8h后取出，再将取出的混合物放入高速搅拌机中搅拌15-20min后，加入马来酸酐接枝相容剂，继续搅拌15-20min后将混合物料送入双螺杆挤出机中熔融共混，挤出碳纤维混杂复合材料颗粒；其中，纳米碳纤维、有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末的质量份数比为4：(9-10)：(2-3)。2.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件生产用镁合金材料，其特征在于：所述Al-Ti-B-Re中间合金选自Al-4Ti-B-La中间合金、Al-4Ti-B-Y中间合金和Al-4Ti-B-Nd中间合金中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的一种汽车内饰件生产用镁合金材料，其特征在于，包括以下制备方法，所述制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述熔炼工艺在N2和SF6混合气体保护条件下进行，步骤如下：(1)按原料质量百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨毅，金乐贫，章云，张娉，
申请(专利权)人：芜湖环瑞汽车内饰件有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34