一种超细碳化铝-镁细化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超细碳化铝

【技术实现步骤摘要】
一种超细碳化铝
‑
镁细化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于材料领域，具体涉及一种超细碳化铝
‑
镁细化剂的制备方法以及采用该制备方法制得的超细碳化铝
‑
镁细化剂
。

技术介绍

[0002]镁合金作为密排六方晶体结构，在室温下只有三个几何滑移系和两个独立滑移系，其塑形变形能力较体心立方和面心立方晶体差
。
晶粒细化不但可以提高镁合金的强度，还可以改善其塑形和韧性，是镁合金常用的强化方式之一
。Al4C3作为密排六方晶体，晶格常数
a
＝
0.333nm
，
c
＝
0.249nm
，相较于纯镁
a
＝
0.320nm
，
c
＝
0.520nm
，其基面错配度为
3.8
％，依据金属结晶理论，形核基底与镁基体之间的错配度＜5％，可以成为晶核
。
此外，
Al4C3相对密度为
2.36g/cm3，与镁合金相差不大，有可能成为镁合金理想的强化相
。
但是由于
Al4C3的熔点为
2100℃
，因此其很难均匀分散在镁熔体中，其对镁合金的强化作用受到制约
。
并且，在使用
Al4C3作为细化剂时，要求
Al4C3的颗粒细小，而且与镁界面结合良好或者与镁液有良好的润湿性
。
因此，如何制造出颗粒细小，并且与镁液能够良好结合的
Al4C3是人们追求的目标
。
[0003]Al4C3粉末的制备方法主要有金属碳化法，碳热还原法，溶胶凝胶法，微波合成法和机械球磨法等
。
目前，国内外在制备碳化铝颗粒方面已具备比较成熟的技术，但是这种颗粒在改善与镁液的润湿性方面有很大的局限性
。CN109095469A
公开了一种碳化铝的制备方法，首先将铝粉
、
石墨粉混合均匀，在惰性气体保护下进行球磨，然后在
600
‑
1000℃
下进行烧结，制备出碳化铝粉末
。
该工艺采用等离子体球磨机对原始粉末进行活化和细化，将冷场等离子体引入到机械球磨过程，虽然降低了碳化铝的合成温度，但提高了对设备的要求，得到的粉末尺寸较大，约为3μ
m
左右
。CN102442668 A
公开了一种由氧化铝制备碳化铝的方法，将工业用纯氧化铝和石墨混合，然后在压力为1‑
200Pa
下，经过
60
‑
120min
升温至
1450
‑
1600℃
，再保温
30
‑
120min
，冷却得到碳化铝
。
该工艺得到的碳化铝纯度较高，但对加工条件较高，如低压
、
高真空度
、
高反应温度等，能耗较大，对设备的要求更高，得到的碳化铝粉末粒径较大
。CN104118878A
公开了一种碳化铝的制备方法，将氧化铝和石墨混合，冷压成型成一定规格的块状物，在一定的真空条件下，在
1400
‑
1600℃
保温
60
‑
180min
，冷却得到碳化铝
。
该工艺合成温度高，保温时间长，并且需要进行冷压成型，工艺流程更复杂，且很可能需要在烧结后进一步破碎和细化后才能使用
。
[0004]基于上述分析，一种能够制备超细碳化铝
‑
镁粉末，且解决超细碳化铝颗粒与镁液润湿性差的技术方案是目前行业内急需的
。

技术实现思路

[0005]鉴于上述不足，本专利技术提供了一种行星式球磨机制备超细碳化铝
‑
镁粉末的方法，其特点是操作简单，成本低，合成温度低，合成的碳化铝粉末粒径小，且使形成的碳化铝颗粒在镁粉基体中形成，使之成为碳化铝
‑
镁复合粉末，以解决超细碳化铝颗粒与镁液润湿性
差的问题
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]本专利技术公开了一种超细碳化铝
‑
镁复合粉末，包括：
[0008]以铝粉和石墨粉构成的第一物质；以及
[0009]以镁粉和碳化铝构成的第二物质；其中：
[0010]形成第一物质时，铝粉和石墨粉质量比为
(2.75
‑
2.95)
：1；
[0011]形成第二物质时，镁粉和碳化铝的质量比为
0.8
～
1.2:1。
[0012]本专利技术还公开了一种超细碳化铝
‑
镁复合粉末材料的制备方法，包括：
[0013](1)
将铝粉
、
石墨粉混合后在球磨中磨成碳在铝中的第一物质；
[0014](2)
向第一物质中加入镁粉继续球磨，制成第二物质；
[0015](3)
对第二物质加热退火，即得超细碳化铝
‑
镁复合粉末材料
。
[0016]进一步地，所述铝粉
、
石墨粉和镁粉的纯度均＞
95
％；
[0017]进一步地，所述铝粉和石墨粉粒径尺寸＜
50
μ
m
，镁粉粒径尺寸＜
500
μ
m。
[0018]进一步地，所述镁粉包括但不限于：纯镁
、
由
AZ31、AZ80、ZK60
等镁合金切屑加工而成的颗粒，所用氩气纯度须＞
99.99
％
。
[0019]进一步地，所述碳化铝的最大颗粒尺寸＜
500nm。
[0020]进一步地，步骤
(1)
所述球墨罐中的磨球为氧化锆球，磨球与物料的质量比为
35:1
‑
40:1
；所述球墨罐抽真空后在氩气保护下进行球磨，氩气纯度须＞
99.99
％
。
[0021]进一步地，所述铝粉与石墨粉的质量比为
2.75:1
‑
2.95:1
，其中加入的石墨相对于第一物质的化学计量比过量
0.5
％
‑
1.0
％作为过程控制剂
。
[0022]进一步地，步骤
(3)
所述退火在真空度＞
10
‑3Pa
的真空炉内迅速加热至
650℃
‑
750℃
，保温
20min
‑
30min
，然后冷却至室温
。
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超细碳化铝
‑
镁复合粉末，包括：以铝粉和石墨粉构成的第一物质；以及以镁粉和碳化铝构成的第二物质；其中：形成第一物质时，铝粉和石墨粉质量比为
(2.75
‑
2.95)
：1；形成第二物质时，镁粉和碳化铝的质量比为
0.8
～
1.2:1。2.
根据权利要求1所述的超细碳化铝
‑
镁复合粉末，其中：所述铝粉
、
石墨粉和镁粉的纯度均＞
95
％；所述铝粉和石墨粉粒径尺寸＜
50
μ
m
，镁粉粒径尺寸＜
500
μ
m。3.
根据权利要求1所述的超细碳化铝
‑
镁复合粉末，其中：所述镁粉包括：纯镁；以及由镁合金切屑加工而成的颗粒
。4.
根据权利要求3所述的超细碳化铝
‑
镁复合粉末，其中：所述镁合金包括：
AZ31、AZ80、ZK60。5.
一种如权利要求1～4所述任一超细碳化铝
‑
镁复合粉末的制备方法，包括：
(1)
将铝粉
、
石墨粉混合后在球磨中磨成碳在铝中的第一物质；
(2)
向第一物质中加入镁粉继续球磨，制成第二物质；

【专利技术属性】
技术研发人员：朱弘伟，葛云鹏，仝仲盛，韩剑峰，曹禄，
申请(专利权)人：大同高镁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：