一种掺杂二硼化钛的耐磨镁合金的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种掺杂二硼化钛耐磨镁合金的制备方法，是针对镁合金强度低、硬度低、耐高温性能差、耐磨性能差的情况，在镁合金中掺杂二硼化钛，经真空熔炼、浇铸成锭、加压凝固、固溶处理、低速热挤压，制成耐磨镁合金，提高了镁合金的强度、硬度、韧性及耐磨性能，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，耐磨镁合金硬度达250HV，耐磨性能好，最大摩擦系数为0.536，是先进的制备耐磨镁合金的方法。

Preparation method of magnesium alloy wear a doped titanium diboride.

The invention relates to a preparation method of a magnesium alloy doped titanium diboride wear-resisting, is magnesium alloys with low strength, low hardness, poor wear resistance, resistance to high temperature difference, doping in magnesium alloy titanium diboride, by vacuum smelting and casting into ingot, solidification under pressure, solid solution treatment, low hot extrusion, made wear resistant magnesium alloy, improve the strength, hardness, toughness and wear resistance of magnesium alloy, the preparation method has the advantages of advanced technology, data accurate and informative, wear resistant magnesium alloy hardness 250HV, good abrasion resistance, the maximum friction coefficient is 0.536, is the preparation of wear resistant magnesium alloy advanced.

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂二硼化钛的耐磨镁合金的制备方法
本专利技术涉及一种掺杂二硼化钛的耐磨镁合金的制备方法，属有色金属合金增强制备及应用的

技术介绍
镁及镁合金是最轻的有色金属结构材料，可在机械、电子、航空、医学、日用工业中应用，具有高的比强度、比模量，具有优良的加工性能；但是镁及镁合金强度低、硬度低、耐高温性能差、耐磨损性能差，使镁及镁合金的应用受到了很大的局限；故必须对镁及镁合金的力学性能及耐摩擦性能进行改进，才能扩展镁及镁合金的应用范围。镁及镁合金的增强增韧方法有多种形式，例如掺杂金属法、轧制法、等通道挤压法，但这些方法仍存在技术上的不足，很难达到高精尖产品的使用要求。合金复合化是提高镁合金耐磨性的有效方法，在合金复合化的同时对其变形工艺进行优化是提高镁合金力学性能及耐磨性的有效途径，这一技术还在科学研究中。
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
的不足，以镁合金为原料，掺杂二硼化钛，经熔炼、铸造成锭、加压凝固、固溶处理、热挤压，制成耐磨镁合金，以增强镁合金的韧性及耐磨性能。技术方案本专利技术使用的化学物质材料为：镁合金、二硼化钛、氢氟酸、去离子水、无水乙醇、二氧化碳，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位镁合金：AZ91，固态块体1000g±0.01g二硼化钛：TiB2，固态粉体624.31g±0.01g氢氟酸：HF，液态液体，100mL±10mL去离子水：H2O,液态液体，1000mL±10mL无水乙醇：C2H5OH，1000mL±10mL二氧化碳：CO2，800000cm3±100cm3制备方法如下：(1)预处理镁合金将镁合金块体置于钢质平板上，用机械切割成小块，小块尺寸≤5mm×3mm×4mm；然后置于干燥炉中干燥，干燥温度105℃，以消除表面水汽；(2)预处理二硼化钛①配制氢氟酸水溶液量取氢氟酸76mL±0.001mL，去离子水924mL±0.001mL，加入量桶中，搅拌5min,成1.7mol/L的氢氟酸水溶液；②将二硼化钛624.31g±0.01g加入氢氟酸水溶液中，浸泡24小时，成混合液；③抽滤将混合液置于抽滤瓶的漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，留存滤饼，弃去滤液；④干燥将二硼化钛滤饼装入石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度80℃，真空度2Pa，干燥时间120min；然后升温至100℃，干燥时间30min；继续升温至120℃，干燥时间10min；⑤预氧化将干燥后的二硼化钛颗粒置于普通干燥箱中进行预氧化；加热温度120℃，加热时间10min；然后升温至150℃，加热时间2min；(3)熔炼制备耐磨镁合金熔炼制备耐磨镁合金是在真空熔炼炉内进行的，是在抽真空、输入二氧化碳气体、中频感应加热熔炼、外水循环冷却下完成的；①制备开合模具开合式模具用不锈钢材料制造，模具型腔为圆筒形，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；②清理真空熔炼炉打开真空熔炼炉，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚，然后用无水乙醇进行清洗，使坩埚内洁净；向熔炼炉内输入二氧化碳气体，清除炉内有害气体，然后关闭熔炼炉；③开启真空泵，抽取真空熔炼炉内空气，使炉内压强达2Pa；④将预处理的镁合金块加入熔炼坩埚内；⑤开启二氧化碳气体瓶，向真空熔炼炉内输入二氧化碳气体，二氧化碳输入速度100cm3/min，使炉内压强恒定在0.1MPa；开启中频感应加热器，加热温度780℃±2℃，加热熔炼时间40min，熔炼后成合金熔液；熔炼后停止加热，使镁合金溶液降至595℃；⑥将预处理的二硼化钛颗粒通过加料斗加入熔炼坩埚内；开启熔炼坩埚内搅拌器，搅拌转数28转/min，熔炼搅拌时间20min；⑦重新开启中频感应加热器，加热温度780℃±2℃，继续熔炼10min；熔炼后成掺杂二硼化钛的耐磨镁合金熔液；⑧浇铸成型预热开合式模具，预热温度400℃；关闭二氧化碳气体瓶，关闭中频感应加热器，停止加热；打开熔炼炉，取出熔炼坩埚，对准开合式模具进行浇铸，浇满为止；⑨加压凝固，冷却将浇铸了熔液的开合式模具置于压力机上，进行压制，压力压强100MPa，加压冷却至400℃；开模，取出铸锭；将铸锭埋入细砂中，自然冷却至25℃(4)切制、清理、清洗将镁合金铸锭置于钢质平板上，用机械切割成的镁合金锭；然后用400目砂纸进行打磨，使外圆及端面洁净；(5)热处理将镁合金锭置于热处理炉内，进行加热处理；加热温度380℃，加热时间1h；然后升温至420℃，固溶处理2h；随后随炉冷却至200℃，保温时间20h；热处理后停止加热，使镁合金锭随炉冷却至25℃；(6)低速热挤压耐磨镁合金锭的热挤压是在立式挤压机上进行的，是在圆筒形模具内，在加热、加压过程中完成的；①制备热挤压开合式模具热挤压开合式模具用工具钢材料制作，模具型腔为圆筒形，型腔尺寸为型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；②将固溶处理后的铸锭置于热挤压开合式磨具内；然后置于热挤压机的工作台上，上压头对准开合式模具，垂直施压；开启热挤压机加热器，加热温度420℃，施压压强300Mpa，加热施压时间3min；挤压后停止加热，关闭热挤压机，随后随炉冷却至220℃，开启热挤压机，继续施压，施压压强500Mpa，加热施压时间35min；挤压后停止加热，在施压状态下冷却至25℃；停止施压，开模取出铸锭，即耐磨镁合金块；(7)清理、清洗将耐磨镁合金块置于钢质平板上，用400目砂纸打磨镁合金块外圆及端面，使其清洁；然后用无水乙醇清洗，使镁合金块外圆及端面洁净；清理清洗后成：掺杂二硼化钛的耐磨镁合金块；(8)检测、分析、表征对制备的掺杂二硼化钛的耐磨镁合金块的形貌、色泽、力学性能进行检测、分析、表征；用光学显微镜进行显微组织形貌分析；用X射线衍射仪进行物相分析；用显微维氏硬度计进行材料硬度分析；用摩擦磨损试验机进行材料的摩擦磨损性能分析；结论：掺杂二硼化钛的耐磨镁合金块为银灰色块状，硬度达250HV，最大摩擦系数为0.536。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、耐高温性能差、耐磨性能差的情况，在镁合金中掺杂二硼化钛，经真空熔炼、浇铸成锭、加压凝固、固溶处理、低速热挤压，制成耐磨镁合金，提高了镁合金的强度、硬度、韧性及耐磨性能；此制备方法工艺先进，数据精确翔实，耐磨镁合金硬度达250HV，最大摩擦系数为0.536，耐磨性能好，是先进的制备耐磨镁合金的方法。附图说明图1，耐磨镁合金熔炼状态图图2，耐磨镁合金低速热挤压状态图图3，耐磨镁合金横切面金相组织形貌图图4，耐磨镁合金X射线衍射强度图谱图中所示，附图标记清单如下：1、真空熔炼炉，2、炉座，3、炉盖，4、工作台，5、熔炼坩埚，6、中频感应加热器，7、耐磨镁合金熔液，8、第一显示屏，9、第一指示灯，10、第一电源开关，11、中频感应加热控制器，12、搅拌控制器13、真空泵控制器14、真空泵，15、真空阀，16、真空管，17、二氧化碳气体瓶，18、气体阀，19、气体管，20、二氧化碳气体，21、炉腔，22、出气管阀，23、搅拌器，24、加料斗，25、控制阀，26、外水循环冷却管，27、进水阀，28、回水阀，29、导线，30、热挤压机，31、左立柱，32、右立柱,33、顶座，34、压力电机，35、加热工作台，36、圆筒形挤压模具，37、下垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂二硼化钛的耐磨镁合金块的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁合金、二硼化钛、氢氟酸、去离子水、无水乙醇、二氧化碳，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米

【技术特征摘要】
1.一种掺杂二硼化钛的耐磨镁合金块的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁合金、二硼化钛、氢氟酸、去离子水、无水乙醇、二氧化碳，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位镁合金：AZ91，固态块体1000g±0.01g二硼化钛：TiB2，固态粉体624.31g±0.01g氢氟酸：HF，液态液体，100mL±10mL去离子水：H2O,液态液体，1000mL±10mL无水乙醇：C2H5OH，1000mL±10mL二氧化碳：CO2，800000cm3±100cm3制备方法如下：(1)预处理镁合金将镁合金块体置于钢质平板上，用机械切割成小块，小块尺寸≤5mm×3mm×4mm；然后置于干燥炉中干燥，干燥温度105℃，以消除表面水汽；(2)预处理二硼化钛①配制氢氟酸水溶液量取氢氟酸76mL±0.001mL，去离子水924mL±0.001mL，加入量桶中，搅拌5min,成1.7mol/L的氢氟酸水溶液；②将二硼化钛624.31g±0.01g加入氢氟酸水溶液中，浸泡24小时，成混合液；③抽滤将混合液置于抽滤瓶的漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，留存滤饼，弃去滤液；④干燥将二硼化钛滤饼装入石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度80℃，真空度2Pa，干燥时间120min；然后升温至100℃，干燥时间30min；继续升温至120℃，干燥时间10min；⑤预氧化将干燥后的二硼化钛颗粒置于普通干燥箱中进行预氧化；加热温度120℃，加热时间10min；然后升温至150℃，加热时间2min；(3)熔炼制备耐磨镁合金熔炼制备耐磨镁合金是在真空熔炼炉内进行的，是在抽真空、输入二氧化碳气体、中频感应加热熔炼、外水循环冷却下完成的；①制备开合模具开合式模具用不锈钢材料制造，模具型腔为圆筒形，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；②清理真空熔炼炉打开真空熔炼炉，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚，然后用无水乙醇进行清洗，使坩埚内洁净；向熔炼炉内输入二氧化碳气体，清除炉内有害气体，然后关闭熔炼炉；③开启真空泵，抽取真空熔炼炉内空气，使炉内压强达2Pa；④将预处理的镁合金块加入熔炼坩埚内；⑤开启二氧化碳气体瓶，向真空熔炼炉内输入二氧化碳气体，二氧化碳输入速度100cm3/min，使炉内压强恒定在0.1MPa；开启中频感应加热器，加热温度780℃±2℃，加热熔炼时间40min，熔炼后成合金熔液；熔炼后停止加热，使镁合金溶液降至595℃；⑥将预处理的二硼化钛颗粒通过加料斗加入熔炼坩埚内；开启熔炼坩埚内搅拌器，搅拌转数28转/min，熔炼搅拌时间20min；⑦重新开启中频感应加热器，加热温度780℃±2℃，继续熔炼10min；熔炼后成掺杂二硼化钛的耐磨镁合金熔液；⑧浇铸成型预热开合式模具，预热温度400℃；关闭二氧化碳气体瓶，关闭中频感应加热器，停止加热；打开熔炼炉，取出熔炼坩埚，对准开合式模具进行浇铸，浇满为止；⑨加压凝固，冷却将浇铸了熔液的开合式模具置于压力机上，进行压制，压力压强100MPa，加压冷却至400℃；开模，取出铸锭；将铸锭埋入细砂中，自然冷却至25℃(4)切制、清理、清洗将镁合金铸锭置于钢质平板上，用机械切割成的镁合金锭；然后用400目砂纸进行打磨，使外圆及端面洁净；(5)热处理将镁合金锭置于热处理炉内，进行加热处理；加热温度380℃，加热时间1h；然后升温至420℃，固溶处理2h；随后随炉冷却至200℃，保温时间20h；热处理后停止加热，使镁合金锭随炉冷却至25℃；(6)低速热挤压耐磨镁合金锭的热挤压是在立式挤压机上进行的，是在圆筒形模具内，在加热、加压过程中完成的；①制备热挤压开合式模具热挤压开合式模具用工具钢材料制作...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓坤坤，康金文，王翠菊，聶凯波，徐芳君，白岩，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14