一种高性能烯镁合金的制备方法技术

本发明专利技术属于合金材料技术领域，尤其涉及一种高性能烯镁合金的制备方法，包括以下过程：(1)将改性石墨烯粉加到有机硅表面活性剂的溶液中进行浸泡、干燥，得到混合石墨烯粉；(2)将镁粉与合金元素粉在惰性气体下进行熔炼得到金属液；(3)将混合石墨烯粉加到金属液中进行超声、搅拌处理得到熔融合金，经除渣、浇注，得到合金铸锭；(4)将合金铸锭进行热处理记得到烯镁合金。所述的改性石墨烯粉是利用锆、氢氟酸、氮气改性石墨烯制成。本发明专利技术提供的高性能烯镁核合金的制备方法，解决了石墨烯低分散性、易团聚的问题，实现了石墨烯与其他元素的紧密结合，制得的烯镁合金均质化程度高，各方面性能均优。

Preparation of a High Performance Alkene Magnesium Alloy

The invention belongs to the technical field of alloy materials, in particular relates to a preparation method of high-performance alkene magnesium alloys, including the following processes: (1) adding modified graphene powder to the solution of organosilicon surfactant for immersion and drying to obtain mixed graphene powder; (2) melting magnesium powder and alloy element powder under inert gas to obtain metal liquid; (3) adding mixed graphene powder to gold. The molten alloy was obtained by ultrasonic and stirring treatment in the liquid, and the alloy ingot was obtained by slag removal and pouring; (4) The alloy ingot was heat treated and remembered to be olefin magnesium alloy. The modified graphene powder is made of zirconium, hydrofluoric acid and nitrogen modified graphene. The preparation method of the high-performance olefin-magnesium core alloy provided by the invention solves the problem of low dispersion and easy agglomeration of graphene, realizes the close combination of graphene and other elements, and the prepared olefin-magnesium alloy has high homogenization degree and excellent properties in all aspects.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能烯镁合金的制备方法
本专利技术属于合金材料制备
，尤其是一种高性能烯镁合金的制备方法。
技术介绍
镁合金是以镁为基体加入其他元素组成的合金，是实际应用中最轻质的金属工程结构材料，具有密度小、比强度高、比高刚度高点、电磁屏蔽能力强、减振性能好、无污染等优点，是一种绿色环保的工程材料，故逐渐受到人们的广泛关注。近年来，由于镁合金在实现轻量化、降低能源消耗、减少环境污染等方面的显著作用，在汽车、国防军工、航空航天、电子、机械等工业领域以及家庭用品和运动器材等领域正得到日益广泛的应用，市场前景非常可观；但是目前市场上的镁合金仍存在显著的缺点：1、绝对强度仍然偏低，尤其是高温力学性能较差，在高温状态下，强度和抗蠕变性能大幅度下降；2、室温塑性低、变形加工能力较差；3、化学活性高、易于氧化燃烧、使其加工熔炼加工困难；4、抗腐蚀性能差。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学性能，故石墨烯类物质也经常添加镁合金的制备过程中，用于改善镁合金的性能。如专利申请号为CN201610850376.0的文件公开的一种高性能的烯镁合金材料及其制备方法，按质量百分比计以5-8％石墨烯类物质、1-2％Co、1-2％Y、4-7％Al、1-3％Mn、0.2-0.8％Li、0.2-1.0％Zr、0.1-0.5％Ca、0.1-0.5％Zn，、0.2-1.0％Cd、0.3-0.7％Yb、Ni0.3-0.7％、Sb0.1-1％、Mo0.1-1％、余量为Mg为原料，通过将纯镁金属预热，与其他含有金属元素的原料在惰性气体保护下熔炼，熔炼后保温；保温后升温，添加石墨烯类物质原料，搅拌均匀后静置，过滤得到粗镁合金液，再经精炼、表面处理、冷压、烧结成型，即得烯镁合金材料，其耐热性能、强度、硬度等性能均优于传统的镁合金材料；但是石墨烯具有热稳定性强、低密度、低分散性、易发生团聚等特性，石墨烯类物质在合金材料中的含量较低，而且石墨烯的大部分优异性能也由于团聚现而得不到充分的利用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种高性能烯镁合金的制备方法，具体是通过以下技术方案实现的：一种高性能烯镁合金的制备方法，包括以下过程：(1)将表面活性剂与去离子水混合制成溶液，然后加入改性石墨烯粉末混合均匀，静置10-15h后，置于冷冻干燥机中干燥，得到混合石墨烯粉，备用；(2)将镁粉与合金元素粉在氩气的保护下进行熔炼得到金属液，熔炼后保温；(3)保温后控制温度在160-180℃之间,向金属液中加入步骤(1)所得的混合石墨烯粉搅拌混合均匀，超声处理40-50min，再搅拌1-2h后得到熔融合金，升温到700-800℃进行除渣处理，然后待熔融合金降到650-680℃，加到预先加热好的钢制模具中进行浇注，得到合金铸锭；(4)将合金铸锭加热到500-600℃保持6-7h，自然冷却到室温，再加热到200-300℃时保温10-15h，冷却，即得到烯镁合金。优选地，所述的改性石墨烯粉末的制备为：将锆粉溶于浓度为40％的氢氟酸溶液中，然后加入石墨烯粉末混合均匀得到混合浆液，向混合浆液中通入浓度为20-30％的N2，超声处理30-40min，将过滤、干燥得到改性石墨粉；其中超声波的功率为0.8-1.2kW。优选地，所述的锆粉、石墨烯粉末、氢氟酸溶液的比例为0.5-1：1:60-70(g:g:ml)优选地，所述的表面活性剂为有机硅表面活性剂。优选地，所述的步骤(1)，表面活性剂、去离子水、改性石墨烯粉末的比例为1-2:50-60:1(g:ml:g)。优选地，所述的步骤(3)，超声的功率为20-25kW，搅拌的速率为700-800rpm。优选地，所述的熔炼温度为860-900℃。优选地，所述的烯镁合金按质量百分比计由5.6-7.8％混合石墨烯粉、12.5-16.2％合金元素粉、76.0％-81.9％镁粉制成。优选地，所述的合金元素粉按重量份计由1.5-2.4份Zn、4.6-5份Al、0.2-0.3份Mo、1.4-2份Ti、3-3.6份Si、0.5-1份Zr、1.2-1.7份Cu、0.1-0.2份Y组成。优选地，所述的烯镁合的金密度为1.46-1.47g/cm3,屈服强度达440MPa以上，抗拉强度达354MPa以上，硬度为130-140HV，耐温820-850℃。本专利技术的有益效果在于：使用锆粉、氢氟酸对石墨烯粉末进行改善，能防止石墨烯粉末的团聚，同时也能降低镁合金中的杂质含量；在石墨烯粉末改性过程中通入的N2通过锆粉的作用能使其充分的与石墨烯融合，降低石墨烯的表面活性，进一步防止石墨烯粉末的团聚，而且N2的使用也会增加烯镁合金中的氮含量，从而增强烯镁合金的硬度、热稳定性、抗腐蚀性能。使用有机硅表面活性剂具有优良的降低表面张力的性能及较高的耐热稳定性，能改善改性石墨烯在金属液中的分散性，使得到的烯镁合金更均质化。将合金铸锭先在高温下(500-600℃)进行处理后再在低温下(200-300℃)进行处理，不仅能使合金铸锭中的原子更充分地扩散，从而使烯镁合金中的成分分散得更均匀，还能去除残余应力、细化晶粒。本专利技术提供的烯镁合金的制备方法，解决了石墨烯粉末易发生团聚、易分散的问题，实现了石墨烯与其他金属元素的紧密结合，制成了各方面性能均优的烯镁合金。具体实施方式下面结合具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。实施例1改性石墨烯粉末的制备：将锆粉溶于浓度为40％的氢氟酸溶液中，然后加入石墨烯粉末混合均匀得到混合浆液，向混合浆液中通入浓度为20％的N2，超声处理30min，将过滤、干燥得到改性石墨粉；其中，超声波的功率为1.2kW，锆粉、石墨烯粉末、氢氟酸溶液的比例为0.5：1:60(g:g:ml)。高性能烯镁合金的制备：(1)将有机硅表面活性剂与去离子水混合制成溶液，然后加入改性石墨烯粉末混合均匀，静置10h后，置于冷冻干燥机中干燥，得到混合石墨烯粉，备用；其中，有机表面活性剂、去离子水、改性石墨烯粉末的比例为1:50:1(g:ml:g)；(2)将镁粉与合金元素粉在氩气的保护下进行熔炼得到金属液，熔炼温度为860-900℃，熔炼后在900℃保温1h；(3)保温后控制温度在160-180℃之间,向金属液中加入步骤(1)所得的混合石墨烯粉搅拌混合均匀，超声处理40min，再搅拌1h后得到熔融合金，升温到700-800℃进行除渣处理，然后待熔融合金降到650-680℃，加到预先加热好的钢制模具中进行浇注，得到合金铸锭；其中，超声的功率为25kW，搅拌的速率为700rpm；(4)将合金铸锭加热到500-600℃保持6h，自然冷却到室温，再加热到200-300℃时保温10h，冷却，即得到烯镁合金。所述的烯镁合金按质量百分比计由5.6％混合石墨烯粉、12.5％合金元素粉、81.9％镁粉制成。所述的合金元素粉按重量份计由1.5份Zn、4.6份Al、0.2份Mo、1.4份Ti、3份Si、0.5份Zr、1.2份Cu、0.1份Y组成。实施例2改性石墨烯粉末的制备：将锆粉溶于浓度为40％的氢氟酸溶液中，然后加入石墨烯粉末混合均匀得到混合浆液，向混合浆液中通入浓度为25％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能烯镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下过程：(1)将表面活性剂与去离子水混合制成溶液，然后加入改性石墨烯粉末混合均匀，静置10‑15h后，置于冷冻干燥机中干燥，得到混合石墨烯粉，备用；(2)将镁粉与合金元素粉在氩气的保护下进行熔炼得到金属液，熔炼后保温；(3)保温后控制温度在160‑180℃之间,向金属液中加入步骤(1)所得的混合石墨烯粉搅拌混合均匀，超声处理40‑50min，再搅拌1‑2h后得到熔融合金，升温到700‑800℃进行除渣处理，然后待熔融合金降到650‑680℃，加到预先加热好的钢制模具中进行浇注，得到合金铸锭；(4)将合金铸锭加热到500‑600℃保持6‑7h，自然冷却到室温，再加热到200‑300℃时保温10‑15h，冷却，即得到烯镁合金。

【技术特征摘要】
1.一种高性能烯镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下过程：(1)将表面活性剂与去离子水混合制成溶液，然后加入改性石墨烯粉末混合均匀，静置10-15h后，置于冷冻干燥机中干燥，得到混合石墨烯粉，备用；(2)将镁粉与合金元素粉在氩气的保护下进行熔炼得到金属液，熔炼后保温；(3)保温后控制温度在160-180℃之间,向金属液中加入步骤(1)所得的混合石墨烯粉搅拌混合均匀，超声处理40-50min，再搅拌1-2h后得到熔融合金，升温到700-800℃进行除渣处理，然后待熔融合金降到650-680℃，加到预先加热好的钢制模具中进行浇注，得到合金铸锭；(4)将合金铸锭加热到500-600℃保持6-7h，自然冷却到室温，再加热到200-300℃时保温10-15h，冷却，即得到烯镁合金。2.如权利要求1所述的高性能烯镁合金的制备方法，其特征在于，所述的改性石墨烯粉末的制备为：将锆粉溶于浓度为40％的氢氟酸溶液中，然后加入石墨烯粉末混合均匀得到混合浆液，向混合浆液中通入浓度为20-30％的N2，超声处理30-40min，将过滤、干燥得到改性石墨粉；其中超声波的功率为0.8-1.2kW。3.如权利要求2所述的高性能烯镁合金的制备方法，其特征在于，所述的锆粉、石墨烯粉末、氢氟酸溶液的比例为0.5-1:1:60-70(g:g:ml)。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔光，于丹，敖四海，邵军，黄斌，
申请(专利权)人：贵州航天风华精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52