一种增强型镁钇钕合金层状复合板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种增强型镁钇钕合金层状复合板的制备方法，是针对镁合金强度低、硬度低、耐腐蚀性差的弊端，在镁合金中掺杂稀土元素钇和钕，并在镁合金外部包覆碳纤维布层，经真空熔炼、浇铸、热压，制成增强型镁钇钕层状复合板，使镁合金基体和外部提高了强度、硬度和耐蚀性，其硬度达65HV0.01，强度达498MPa，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，产物纯度好，是先进的制备增强型镁钇钕层状复合板的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种增强型镁钇钕合金层状复合板的制备方法，属有色金属复合材料制备及应用的

技术介绍
镁合金是有色金属结构材料，常在航空、航天、电子、汽车、医疗卫生领域应用，镁合金具有比强度高、比刚度高、减震性能好的优点，但也存在强度低、硬度差、耐腐蚀性差的弊端，极大地影响了镁合金的应用范围。目前，为了增强镁合金的力学性能，常在镁合金中掺杂陶瓷颗粒、纤维或者晶须来提高镁合金的力学性能；但由于应用领域不同，有些掺杂起不到增强力学性能的作用，还存在较多的技术弊端。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是针对
技术介绍
的情况，以镁合金为基体，掺杂稀土元素钇和钕，并在镁合金外部热压包覆碳纤维布，制备出增强型镁钇钕合金层状复合板，以大幅度提高镁合金基体及外部的力学性能，扩大镁合金的使用范围。技术方案本专利技术使用的化学物质为：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：Mg91.4Al8.2Zn0.4YNd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65HV0.01，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％。有益效果本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，是针对镁合金强度低、硬度低、耐腐蚀性差的弊端，在镁合金中掺杂稀土元素钇和钕，并在镁合金外部包覆碳纤维布层，经真空熔炼、浇铸、热压，制成增强型镁钇钕层状复合板，使镁合金基体和外部提高了强度、硬度和耐蚀性，，其硬度达65HV0.01，强度达498MPa，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，产物纯度好，是先进的制备增强型镁钇钕层状复合板的方法。附图说明图1、镁钇钕合金熔炼状态图图2、镁钇钕合金层状复合板压铸状态图图3、镁钇钕合金层状复合板横切面形貌图图4、镁钇钕合金层状复合板衍射强度图谱图中所示，附图标记清单如下：1、真空感应熔炼炉，2、第一炉座，3、炉盖，4、炉腔，5、出气管阀，6、外水循环冷却管，7、进水阀，8、出水阀，9、第一工作台，10、熔炼坩埚，11、中频感应加热器，12、镁钇钕合金液，13、真空泵，14、真空阀，15、真空管，16、氩气瓶，17、氩气阀，18、氩气管，19、氩气，20、第一显示屏，21、第一指示灯，22、第一电源开关，23、加热温度控制器，24、真空泵控制器，25、第二底座，26、顶座，27、左立柱，28、右立柱，29、第二工作台，30、工作台加热器，31、开合式模具，32、模具加热器，33、下垫板，34、底层碳纤维布，35、镁钇钕合金熔液，36、顶层碳纤维布，37、上压板，38、上压块，39、压力电机，40、第二显示屏，41、第二指示灯，42、第二电源开关，43、模具加热控制器，44、工作台加热控制器，45、压力电机控制器。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步说明：图1所示，为镁钇钕合金熔炼状态图，各部位置要正确，按量配比，按序操作。制备使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升、毫米、厘米3为计量单位。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。图2所示，为镁钇钕合金层状复合板压铸状态图，各部位置要正确、按序操作。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；本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：Mg91.4Al8.2Zn0.4YNd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65HV0.01，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％。...

【技术特征摘要】
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：Mg91.4Al8.2Zn0.4YNd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℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁伟，聂慧慧，郝欣为，任晓霞，叶哲，骆毅，
申请(专利权)人：太原理工大学，山西煤炭管理干部学院，
类型：发明
国别省市：山西;14