稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法及产品技术

本发明专利技术属于镁/铝双金属材料制备相关技术领域，并公开了一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法及产品。该制备方法包括下列步骤：S1熔炼镁合金铸锭，在熔炼后的镁合金中加入预热的Mg

【技术实现步骤摘要】
稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法及产品


[0001]本专利技术属于镁/铝双金属材料制备相关
，更具体地，涉及一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法及产品。

技术介绍

[0002]随着现代工业的迅猛发展，汽车、武器装备和航空航天等领域对于材料的轻量化、结构整体化以及综合性能提出了越来越高的要求，单一材料的使用已经越来越难以满足对于零件综合性能越来越高的要求。通过将镁合金和铝合金进行复合制备镁/铝双金属材料和零件，能够兼备镁合金和铝合金的优点，实现铝和镁在性能上的互补，更好地满足工程应用的需求。
[0003]镁/铝双金属材料的制备方法主要有轧制复合、焊接复合和铸造复合等。扎制复合能够快速大批量的制备层状或棒状双金属坯料。焊接方法制备的双金属具有优良的刚度和连接性能。但是这两种方法都很难连接具有复杂轮廓和大面积接触截面的双金属零件。而铸造复合结合了铸造工艺，适合制备复杂形状零件的特点，在低成本制备复杂形状双金属材料时具有显著的优势。
[0004]然而，由于铝合金嵌体表面氧化膜，这些氧化膜在复合铸造过程中这中易残留于界面中形成夹杂缺陷，这将严重削弱镁/铝双金属界面的结合强度。同时，固态嵌体表面熔化较多，复合过程中会在界面处产生大量连续分布的脆硬性Al
12
Mg
17
、Al3Mg2金属间化合物。此外，由于复合铸造过程中热量输入较大，凝固速率较慢将会导致界面处的凝固组织较为粗大。这些将对固
‑
液复合铸造镁/铝双金属材料的性能产生极为不利的影响，极大的制约了其进一步的发展与应用。
[0005]因此，现有技术仍缺乏一种能够同时解决上述问题，来制备高性能固
‑
液复合铸造镁/铝双金属材料的方法。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法，解决复合过程中会在界面处产生大量连续分布的脆硬性Al
12
Mg
17
、Al3Mg2金属间化合物以及界面处的凝固组织较为粗大的问题。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法，该制备方法包括下列步骤：
[0008]S1熔炼镁合金铸锭，在熔炼后的镁合金中加入预热的Mg
‑
RE稀土中间合金，搅拌使得镁合金与稀土中间合金混合均匀，以此获得合金液；
[0009]S2将所述合金液浇注在放置有铝合金嵌体的铸型中，冷却，固化获得所需的复合铸造镁/铝双金属产品。
[0010]进一步优选地，在步骤S1中，在添加所述Mg
‑
RE稀土中间合金之前，还需添加调节镁合金成分的材料，以此保持镁合金铸锭中各个成分的质量百分比。
[0011]进一步优选地，在步骤S1中，所述Mg
‑
RE稀土中间合金中的稀土合金元素为Y或Gd，所述合金液中稀土元素的质量百分比为0.2％～10％。
[0012]进一步优选地，在步骤S1中，所述Mg
‑
RE稀土中间合金预热的温度为300℃～400℃。
[0013]进一步优选地，在步骤S1中，熔炼后的镁合金加热至720℃～780℃时加入Mg
‑
RE中间合金。
[0014]进一步优选地，在加入所述Mg
‑
RE中间合金时需进行搅拌，搅拌过程中分批逐渐加入所述Mg
‑
RE中间合金。
[0015]进一步优选地，在加入所述Mg
‑
RE中间合金后进行保温，待所述Mg
‑
RE中间合金完全熔化后，上下翻滚搅拌5
‑
10min，使熔体充分混合均匀，随后调节熔体温度为700℃～770℃，加入精炼剂并充分搅拌，精炼完成后，静置3min～10min。
[0016]进一步优选地，最终获得的复合铸造镁/铝双金属产品与所述嵌体的体积比为7：1～45：1。
[0017]进一步优选地，在步骤S2中，所述浇注的温度是690℃～750℃。
[0018]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种上述所述的制备方法获得的合铸造镁/铝双金属产品。
[0019]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
[0020]1.稀土元素能够与熔体中的H、O、N、C、S、Si以及卤素、氧化物等非金属杂反应形成化合物，起到除气、除渣、净化基体的作用。在含有Y，Gd稀土的镁合金熔体中浇注到固态嵌体周围后，熔体中的稀土元素Y和Gd能够与固态铝合金嵌体表面的氧化膜发生反应，使得连续的氧化膜破碎溶解，起到了去除嵌体表面氧化膜的作用，避免了氧化膜残留在界面中，对界面组织产生的不利影响，大幅提升固
‑
液复合铸造镁/铝双金属材料界面结合强度的作用；
[0021]2.本专利技术中选择Y或Gd作为添加的稀土元素，是由于Al和稀土Y、Gd之间的电负性相比Al、Mg之间更大，凝固过程中，界面中的Al元素会优先与Y和Gd结合形成Al
‑
Y和Al
‑
Gd相，从而抑制了Al
‑
Mg金属间化合物的形成，起到了改善界面组织的作用，此外稀土元素易在晶粒与合金液之间形成活性表面膜，抑制晶粒的生长，同时还可以促进晶粒生长前沿的成分过冷，使得界面处的凝固组织产生细化。从而提高固
‑
液复合铸造镁/铝双金属材料的界面结合强度。
附图说明
[0022]图1是按照本专利技术的优选实施例所构建的复合铸造镁/铝双金属材料的装置图；
[0023]图2是本专利技术中稀土去除界面组织中氧化夹杂的原理示意图；
[0024]图3是按照本专利技术的优选实施例所构建的对比实施例1所制备的镁/铝双金属材料的界面组织图像，其中，(a)是低倍下界面组织图像，(b)是(a)放大后的图像，(c)界面区域共晶组织图像；
[0025]图4是按照本专利技术的优选实施例所构建的实施例1所制备的镁/铝双金属材料的界面组织图像其中，(a)是低倍下的界面组织图像，(b)是(a)放大后的图像，(c)界面区域共晶
组织图像；
[0026]图5是；按照本专利技术的优选实施例所构建的实施例2所制备的镁/铝双金属材料的界面组织图像其中，(a)是低倍下的界面组织图像，(b)是(a)放大后的图像，(c)界面区域共晶组织图像。
[0027]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0028]1‑
铸型，2
‑
固态嵌体，3
‑
浇注系统，4
‑
铸件4，5
‑
浇口。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下列步骤：S1熔炼镁合金铸锭，在熔炼后的镁合金中加入预热的Mg
‑
RE稀土中间合金，搅拌使得镁合金与稀土中间合金混合均匀，以此获得合金液；S2将所述合金液浇注在放置有铝合金嵌体的铸型中，冷却，凝固获得所需的复合铸造镁/铝双金属产品。2.如权利要求1所述的一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，在添加所述Mg
‑
RE稀土中间合金之前，还需添加调节镁合金成分的材料，以此保持镁合金铸锭中各个成分的质量百分比。3.如权利要求2所述的一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述Mg
‑
RE稀土中间合金中的稀土合金元素为Y或Gd，所述合金液中稀土元素的质量百分比为0.2％～10％。4.如权利要求1或2所述的一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述Mg
‑
RE稀土中间合金预热的温度为300℃～400℃。5.如权利要求4所述的一种稀土增强固液复合铸造镁/铝双金属的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文明，管峰，王俊龙，樊自田，李广宇，张政，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：