一种增强ＡＺ９１Ｄ镁合金力学性能的方法技术

一种增强ＡＺ９１Ｄ镁合金力学性能的方法，其目的是提高ＡＺ９１Ｄ复合材料的综合力学性能，其制备方法是：采用阳极弧等离子体法制备出碳纳米管，对碳纳米管进行提纯、敏化、活化和镀镍；将ＡＺ９１Ｄ铸态放入７２０℃铸铁坩埚中熔化，熔化后加入ＣＮＴｓ和ＳｉＣｐ并进行搅拌，搅拌时间为５分钟；之后进行浇铸，凝固后进行起模，通过细化晶粒、位错强化方式，使复合材料的弹性模量、硬度、抗拉强度、延伸率比ＡＺ９１Ｄ分别提高了２９．８％、９．３９％、４６．７７％、１４．６９％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属基复合材料的制备技术。
技术介绍
AZ91D镁合金是开发最早、应用最广的镁合金之一，具有密度小、比强度大、阻尼性 好、导热性好等优点，在汽车、电子、电器等工业领域得到广泛应用。但是AZ91D镁合金也有 以下几方面的缺点强度不高、塑性成形性差，工业应用中无法制作成高强度的结构材料， 铸件成形方法也有局限性，阻碍了 AZ91D镁合金的应用和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高AZ91D复合材料的综合力学性能。本专利技术是一种增强AZ91D镁合金力学性能的方法，其步骤为(1)采用阳极弧等离子体法制备出碳纳米管(CNTs)①将碳纳米管放入浓HNO3和浓H2SO4按体积比1 3配制的混合酸中浸泡24小 时，用去离子水冲洗，静置4小时，收集上清液，反复冲洗若干次，直到pH = 7，将上清液全部 收集起来静置24小时使其沉淀，然后把沉淀物抽滤并烘干；②将烘干的沉淀物放入SnCl2 · 2H20 :20g/L, HCl :40g/L的敏化液中敏化，使SnCl2 沉积在碳纳米管的表面上，对溶液反复水洗直到PH = 7后将其烘干；③将其放入PdCl2 0. 5g/L，HCl :40g/L的活化液中静置10分钟，然后反复水洗，直 到pH = 7后烘干；④再将其放入的镀液中磁力搅拌10分钟，然后超声震荡30分钟后进行水洗，直到 PH = 7 后烘干；镀液的成分及浓度为=NiSO4 :40g/L, Na3C6H5O7 :50g/L 和 NaH2PO2 :40g/L ；⑤最后把镀覆后的碳纳米管放入真空管式炉中进行热处理，温度为400°C，时间为 3小时；(2)将铸态AZ91D放入铸铁坩埚中在充氩气的熔炼炉中加热并在720°C温度下熔 化。(3) CNTs和SiCp加入前放入研钵中研磨20分钟；将镀镍CNTs和SiCp加入到坩埚 中搅拌，搅拌时间为5分钟，按体积百分数计，CNTs和SiCp的含量分别为1. 0%和3. 0%, AZ91D基体的体积分数为96. 0% ；(4)静置1分钟，待炉温升至720°C时，进行浇铸，凝固后进行起模；在浇铸前将洁 净并干燥的模具放进已加热到300°C的另一个炉子内预热，并在模具表面涂上一层薄薄的 ZnO0本专利技术的有益之处在于本专利技术使AZ91D复合材料的强度和硬度提高的同时，其 延伸率也得到提高。复合材料的弹性模量、布氏硬度、抗拉强度、延伸率分别比AZ91D基体 材料提高了 29. 8%,9. 39%,46. 77%、14. 69%。附图说明图1为AZ91D复合材料的金相照片，图2为CNTs/SiCp/AZ91D复合材料的金相照 片。具体实施例方式本专利技术是一种增强AZ91D镁合金力学性能的方法，其步骤为(1)采用阳极弧等离子体法制备出碳纳米管(CNTs)①将碳纳米管放入浓HNO3和浓H2SO4按体积比1 3配制的混合酸中浸泡24小 时，用去离子水冲洗，静置4小时，收集上清液，反复冲洗若干次，直到pH = 7，将上清液全部 收集起来静置24小时使其沉淀，然后把沉淀物抽滤并烘干；②将烘干的沉淀物放入SnCl2 · 2H20 :20g/L, HCl :40g/L的敏化 液中敏化，使SnCl2 沉积在碳纳米管的表面上，对溶液反复水洗直到PH = 7后将其烘干；③将其放入PdCl2 0. 5g/L，HCl :40g/L的活化液中静置10分钟，然后反复水洗，直 到pH = 7后烘干；④再将其放入的镀液中磁力搅拌10分钟，然后超声震荡30分钟后进行水洗，直到 PH = 7 后烘干；镀液的成分及浓度为=NiSO4 :40g/L, Na3C6H5O7 :50g/L 和 NaH2PO2 :40g/L ；⑤最后把镀覆后的碳纳米管放入真空管式炉中进行热处理，温度为400°C，时间为 3小时；(2)将铸态AZ91D放入铸铁坩埚中在充氩气的熔炼炉中加热并在720°C温度下熔 化。(3) CNTs和SiCp加入前放入研钵中研磨20分钟；将镀镍CNTs和SiCp加入到坩埚 中搅拌，搅拌时间为5分钟，按体积百分数计，CNTs和SiCp的含量分别为1. 0%和3. 0%, AZ91D基体的体积分数为96. 0% ；(4)静置1分钟，待炉温升至720°C时，进行浇铸，凝固后进行起模；在浇铸前将洁 净并干燥的模具放进已加热到300°C的另一个炉子内预热，并在模具表面涂上一层薄薄的 ZnO0最佳工艺参数是搅拌温度为720 °C，搅拌时间为5分钟。CNTs和SiCp的 含量分别为1.0vol%和3. Ovol %时，复合材料的综合力学性能最好，在这个材料配比 (1. Ovol % CNTs/3. Ovol % SiCp/AZ91D)下，与基体材料 AZ91D 相比，复合材料 1. Ovol % CNTs/3. Ovol % SiCp/AZ91D的弹性模量、硬度、抗拉强度和延伸率分别为56. 61Gpa、65. 14 个布氏硬度、278. 84MP和3. 899 %，比基体材料AZ9ID (弹性模量43. 61Gpa、硬度59. 55、抗 拉强度 189. 98MP 和延伸率 3. 40% )分别提高了 29. 8%,9. 39%,46. 77%和 14. 69% 如图1所示，铸态AZ91D的组织中主要包括两种，一种是以白色晶粒形式存在的 α-Mg，以大量的树枝晶形式存在；另一种是在晶界处析出的β-Mg17Al12，且呈连续网状分 布。如图2所示，加入CNTs和SiCp增强相后，原来呈连续网状分布的β-Mg17Al12变成断网 分布，说明CNTs和SiCp的加入起到细化了晶粒的作用。AZ91D合金基体中存在大量CNTs、SiCp，它们与基体的热膨胀系数(CTE)差别很大 (Mg 的 CTE = 26 X IO-V0C, SiCp 的 CTE = 4X 1(T6/°C，CNTs 的 CTE ^ 0)，在复合材料的冷 却凝固过程中，增强相和基体的收缩量不同，从而在CNTs、SiCp附近产生高密度的位错，放出一系列的位错环，随着位错环的增多和变大，位错环的应力场增大。当应力场增大到一定程度后，将阻碍位错的滑移，于是产生了位错强化，使得基体的强度增大。细晶强化、位错强 化的共同作用，使复合材料的力学性能得到较大程度的提高。镀镍CNTs增加了 CNTs和AZ91D合金基体之间的相容性。CNTs具有极高的抗拉强度和弹性模量，而SiCp的硬度较大，在金属基体中实现优 势互补，起到了承载外加载荷和应力转移的作用。CNTs和SiCp加入前放入研钵中研磨20分钟，提高了 CNTs在基体中的分散性。由于CNTs的韧性很好，另外，当晶粒细化后，提高了晶粒内部的变形向周围协调 的几率，最终提高复合材料的塑性，使复合材料的延伸率得到提高。权利要求一种增强AZ91D镁合金力学性能的方法，其步骤为(1)采用阳极弧等离子体法制备出碳纳米管①将碳纳米管放入浓HNO3和浓H2SO4按体积比1∶3配制的混合酸中浸泡24小时，用去离子水冲洗，静置4小时，收集上清液，反复冲洗若干次，直到pH＝7，将上清液全部收集起来静置24小时使其沉淀，然后把沉淀物抽滤并烘干；②将烘干的沉淀物放入SnCl2·2H2O20g/L，HCl40g/L的敏化液中敏化，使SnCl2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强ＡＺ９１Ｄ镁合金力学性能的方法，其步骤为：　　（１）采用阳极弧等离子体法制备出碳纳米管：　　①将碳纳米管放入浓ＨＮＯ↓［３］和浓Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］按体积比１∶３配制的混合酸中浸泡２４小时，用去离子水冲洗，静置４小时，收集上清液，反复冲洗若干次，直到ｐＨ＝７，将上清液全部收集起来静置２４小时使其沉淀，然后把沉淀物抽滤并烘干；　　②将烘干的沉淀物放入ＳｎＣｌ↓［２］.２Ｈ↓［２］Ｏ：２０ｇ／Ｌ，ＨＣｌ：４０ｇ／Ｌ的敏化液中敏化，使ＳｎＣｌ↓［２］沉积在碳纳米管的表面上，对溶液反复水洗直到ｐＨ＝７后将其烘干；　　③将其放入ＰｄＣｌ↓［２］：０．５ｇ／Ｌ，ＨＣｌ：４０ｇ／Ｌ的活化液中静置１０分钟，然后反复水洗，直到ｐＨ＝７后烘干；　　④再将其放入的镀液中磁力搅拌１０分钟，然后超声震荡３０分钟后进行水洗，直到ｐＨ＝７后烘干；镀液的成分及浓度为：ＮｉＳＯ↓［４］：４０ｇ／Ｌ、Ｎａ↓［３］Ｃ↓［６］Ｈ↓［５］Ｏ↓［７］：５０ｇ／Ｌ和ＮａＨ↓［２］ＰＯ↓［２］：４０ｇ／Ｌ；　　⑤最后把镀覆后的碳纳米管放入真空管式炉中进行热处理，温度为４００℃，时间为３小时；　　（２）将铸态ＡＺ９１Ｄ放入铸铁坩埚中在充氩气的熔炼炉中加热并在７２０℃温度下熔化；　　（３）ＣＮＴｓ和ＳｉＣｐ加入前放入研钵中研磨２０分钟；将镀镍ＣＮＴｓ和ＳｉＣｐ加入到坩埚中搅拌，搅拌时间为５分钟，按体积百分数计，ＣＮＴｓ和ＳｉＣｐ的含量分别为１．０％和３．０％，ＡＺ９１Ｄ基体的体积分数为９６．０％；　　（４）静置１分钟，待炉温升至７２０℃时，进行浇铸，凝固后进行起模；在浇铸前将洁净并干燥的模具放进已加热到３００℃的另一个炉子内预热，并在模具表面涂上一层薄薄的ＺｎＯ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴剑锋，李维学，郝远，陈体军，王青，王敦栋，金辉，石刚，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]