一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化锆改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及镁合金材料制备技术领域，具体涉及一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化锆改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]镁合金材料在汽车零部件制造领域应用较为广泛，市场需求量也逐步攀升，镁合金材料具有质量密度小、减振性能好、比强度和比刚度高、熔点低、铸造性能好、更利用汽车轻量化等优点，虽然镁合金材料具备这些优点，但是目前镁合金材料在汽车中的应用还十分有限，导致这一现象的原因主要有:镁合金存在高温蠕变性差、不耐环境腐蚀;高性能镁合金生产成本较高。
[0003]目前镁合金的种类主要有Mg-Al-Zn系高韧性合金、Mg-Al系耐热合金、Mg-Zn系耐热合金以及Mg-Zn-RE、Mg-RE等几种，其中Mg-Al系耐热合金种类最多，加入不同的元素配比可以获得不同性能特性的Mg-Al系列合金，这些合金材料固然存在其独有的优势，也存在一些缺陷，现有的问题主要集中在生产成本较高、材料利用率低等方面，在实际应用仍受到限制，因此，未来的研究方面主要集中在用部分其他元素代替稀土元素，以降低生产成本以及更高效的综合各元素的强化作用，抑制单一元素的不良影响，改善单一的生产方式，获得综合性能更为优良的合金材料。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化锆改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化锆改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料，其特征在于，该镁合金材料由以下重量百分比的原料制成:A1粉5-8wt.%、Zn粉3_4wt.%、Mn粉1_2wt.%、Ca粉0.2-0.3wt.%、纳米Ta粉1-2 wt.%、纳米碳化错1-2 wt.%、聚乙稀卩比略烧酮
0.01-0.02 wt.%、无水乙醇适量、杂质元素< 0.01 wt.%、余量为Mg粉。
[0005]所述的一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化锆改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料的制备方法为:
(1)先将聚乙烯吡咯烷酮投入适量无水乙醇中，配制成聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇，随后投入纳米碳化锆，高速搅拌分散使得纳米碳化锆在溶液中完全分散均匀，随后投入Mg粉，继续搅拌分散20_30min后将混合楽料投入球磨机中研磨搅拌40-50min，最后将所得楽料经干燥处理，完全除去无水乙醇，所得混合粉体备用，其中无水乙醇与Mg粉的体积比为1-1.5:1;
(2)将步骤(I)制备得到的混合粉体与其它剩余物料混合，充分搅拌混合均匀后投入电阻炉中，在保护气体氛围下边搅拌边加热至700-750°C进行熔炼处理，待物料完全熔融后保温放置20-30min，最后将所得熔体浇注压制成型，即得。
[0006]有益效果:本发明制备了Mg-Al-Zn系高耐热合金，并在其中掺混了Mn、Ca以及纳米级的Ta等元素，获得了更高性能的复合材料，提高了元素的利用率，此外，以聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液作为介质，将纳米碳化锆分散于其中，再将其与Mg粉混合研磨，使得纳米碳化锆均匀包裹分散于Mg粉中，在后续的熔炼过程中与其它金属元素混合的也更为充分，较之直接掺混的方式改性效果更佳，制备的镁合金材料兼具高的硬度和韧性，耐磨耐蚀性极佳，以此材料制备的汽车零部件加工性能和使用性能均得到改善。
【具体实施方式】
实施例
[0007]本实施例的镁合金材料由以下重量份的原料制成:Al粉6.5wt.%、Zn粉3.5wt.%、Mn粉2 wt.%、Ca粉0.2wt.%、纳米Ta粉1.5wt.%、纳米碳化错1.5 wt.%、聚乙稀卩比略烧酮
0.0lwt.%、无水乙醇适量、杂质元素<0.01 wt.%、余量为Mg粉。
[0008]其制备方法为:
(1)先将聚乙烯吡咯烷酮投入适量无水乙醇中，配制成聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇，随后投入纳米碳化锆，高速搅拌分散使得纳米碳化锆在溶液中完全分散均匀，随后投入Mg粉，继续搅拌分散25min后将混合楽料投入球磨机中研磨搅拌40min，最后将所得楽料经干燥处理，完全除去无水乙醇，所得混合粉体备用，其中无水乙醇与Mg粉的体积比为1.2:1;
(2)将步骤(I)制备得到的混合粉体与其它剩余物料混合，充分搅拌混合均匀后投入电阻炉中，在保护气体氛围下边搅拌边加热至730°C进行熔炼处理，待物料完全熔融后保温放置25min，最后将所得熔体浇注压制成型，即得。
[0009]本实施例制得的镁合金取试样进行性能测试结果为:常温下的抗拉强度:316.2MPa，延伸率:11.5%，硬度:137HV，200°C条件下抗拉强度达到294MPa，延伸率为9.3%，且耐磨性较同种类的普通镁合金提高60.3%。
【主权项】
1.一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化锆改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料，其特征在于，该镁合金材料由以下重量百分比的原料制成:Al粉5-8wt.%、Zn粉3_4wt.%、Mn粉1-2wt.%、Ca粉0.2-0.3wt.%、纳米Ta粉1-2 wt.%、纳米碳化错1-2 wt.%、聚乙稀卩比略烧酮0.01-0.02 wt.%、无水乙醇适量、杂质元素< 0.01 wt.%、余量为Mg粉。2.如权利要求1所述的一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化锆改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为: (1)先将聚乙烯吡咯烷酮投入适量无水乙醇中，配制成聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇，随后投入纳米碳化锆，高速搅拌分散使得纳米碳化锆在溶液中完全分散均匀，随后投入Mg粉，继续搅拌分散20_30min后将混合楽料投入球磨机中研磨搅拌40-50min，最后将所得楽料经干燥处理，完全除去无水乙醇，所得混合粉体备用，其中无水乙醇与Mg粉的体积比为1-1.5:1; (2)将步骤(I)制备得到的混合粉体与其它剩余物料混合，充分搅拌混合均匀后投入电阻炉中，在保护气体氛围下边搅拌边加热至700-750°C进行熔炼处理，待物料完全熔融后保温放置20-30min，最后将所得熔体浇注压制成型，即得。
【专利摘要】本发明涉及镁合金制备技术领域，具体涉及一种用于铸造汽车零部件的纳米碳化锆改性的Mg-Al-Zn系镁合金材料及其制备方法，该材料属于Mg-Al-Zn系高耐热合金,并在其中掺混了Mn、Ca以及纳米级的Ta等元素，获得了更高性能的复合材料，提高了元素的利用率，此外，以聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液作为介质，将纳米碳化锆分散于其中，再将其与Mg粉混合研磨，使得纳米碳化锆均匀包裹分散于Mg粉中，在后续的熔炼过程中与其它金属元素混合的也更为充分，较之直接掺混的方式改性效果更佳，制备的镁合金材料兼具高的硬度和韧性，耐磨耐蚀性极佳，以此材料制备的汽车零部件加工性能和使用性能均得到改善。
【IPC分类】C22C23/02, C22C1/02, B22F9/06
【公开号】CN105543600
【申请号】CN201610009193
【发明人】王进
【申请人】安徽祈艾特电子科技股份有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月6日