一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法技术

本发明专利技术属于金属合金熔体处理技术领域，具体涉及一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法，包括以下内容：将AZ31镁合金原料在保护气体中的铁制坩埚中进行熔炼，加热到420

【技术实现步骤摘要】
一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法


[0001]本专利技术属于金属合金熔体处理
，具体涉及一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法。

技术介绍

[0002]镁合金具有密度低、比刚度高、比强度高，导热性能、电磁屏蔽性能、阻尼性能、切削加工性和减震性能优良的特点，同时还具有尺寸稳定、易回收的优点，随着镁合金使用量的增加，镁合金废料的回收再利用成为其应用发展的一个重要问题，研究其回收再利用对节约资源、降低镁合金单位能耗和减少环境污染具有重要意义，但镁合金废料中含有大量的夹杂物，这些夹杂物不仅会影响铸件的成形性，限制了其应用范围，同时也损害了合金的强度、韧性、疲劳抗力、流动性、铸造性能以及耐腐蚀性能等，因此，纯净化处理是镁合金扩大应用范围的关键之一，镁合金密度小，且夹杂物的密度和镁熔体的密度差小，夹杂物往往悬浮于镁熔体中，与镁熔体的分离性差，因此其净化难度比钢铁、铝、钢等其他金属材料大得多，目前镁合金的净化方法有熔剂精炼净化、升华精炼净化、电解法精炼净化、过滤净化、电磁净化等；根据现有文件《超声处理对AZ31镁合金组织和性能的影响》一文中给出，AZ31镁合金按照名义成分Mg-3Al-1Zn配料，采用99.9%的高纯Mg，用电阻炉熔炼后，对其进行超声处理，通过超声空化效应和声流效应能够促进形核抑制晶粒长大，促进合金晶粒细化，当超声功率为600W、施振时间为100s时，对合金组织晶粒细化最为明显，抗拉强度最高，能达到213MPa，当超声功率小于300W时，其抗拉强度低于195MPa；根据现有文件《AZ31镁合金熔体超声净化处理》一文中给出，超声波处理AZ31镁合金熔体能实现净化效果，在体积功率密度为0.3W/cm
³
，超声功率为95W，处理30s，静置30s后能够得到最好的净化效果，夹杂物的相对面积分数为8.485%，如果超声波功率过低，声流作用距离较短时起不到很好的搅拌作用，不利于夹杂物的聚合和沉降；功率过高，声流较强，空化崩溃加强，会使夹杂物破碎分散；对于镁合金而言，提高其净化程度和细化效果均是提高镁合金性能的关键因素，因此，需要对如何利用超声波处理同时提高熔体的净化程度以及镁合金组织凝固后的晶粒细化效果是需要进一步研究解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有如何利用超声波处理同时提高熔体的净化程度以及镁合金组织凝固后的晶粒细化效果的问题，提供了一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法，包括以下内容：将AZ31镁合金原料在保护气体中的铁制坩埚中进行熔炼，当合金熔液加热到420-460℃后，加入相当于合金溶液重量0.2-0.6%的复合制剂，继续升温至炉温为755℃时，对其利用电磁搅拌机搅拌，保持温度为725-735℃，将超声处理工具头设于合金熔液面下20mm处进行超声波处理，超声波频率为280-320W，超声波处理总时间是40s，分三
次进行处理，处理完成后静置40秒，降温至650℃后，浇注到已经预热的金属型中即可；所述复合制剂的制备方法为：将氯化镁、氯化锌、碳化钛、四硼酸钾以重量比8-10:5:4:3混合，在纯铜球的球磨机中，以球料比6:1-8:1，在氩气氛围中球磨8-12小时，脱水，完成后在温度为650-750℃的氢气中保温4-5小时，氢气流量为34-38L/分钟，处理后破碎过100目筛，即得。
[0005]作为对上述方案的进一步改进，所述铁制坩埚的内腔为圆台状，其高度为100mm，底部内径为60mm，顶部内径为70mm。
[0006]作为对上述方案的进一步改进，合金熔液在铁制坩埚中的深度为70-80mm。
[0007]作为对上述方案的进一步改进，所述保护气体为二氟甲烷HFC-32或HFC134a的一种。
[0008]作为对上述方案的进一步改进，所述超声波分三次进行处理的具体内容为：第一次超声波处理时超声波频率为280W，超声波处理总时间是20s，静置30s后，第二次超声波处理时超声波频率为300W，超声波处理总时间是14s，静置35s后，第三次超声波处理时超声波频率为320W，超声波处理总时间是6s。
[0009]作为对上述方案的进一步改进，所述金属型的预热温度为220-240℃。
[0010]作为对上述方案的进一步改进，所述复合制剂由不锈钢缩放喷枪喷入，缩放喷枪的出口不接触合金熔液。
[0011]作为对上述方案的进一步改进，所述电磁搅拌器的输入频率为20Hz，输入功率为8kW，每搅拌40秒改变一次搅拌方向，总搅拌时间为8-12分钟。
[0012]作为对上述方案的进一步改进，所述脱水方法为离心机脱水或压缩空气压滤脱水。
[0013]本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术中利用超声波与复合制剂相结合处理，对合金液进行处理，能使夹杂物微粒在合金液交互作用下形成凝聚物，由于复合制剂的设置，能够避免夹杂物在强烈的冲击波下破裂分散，使其有效沉淀去除，复合制剂还能起到少量补偿合金元素的作用，与超声波配合抑制晶粒长大，在适当温度形成的晶核能够被均匀的分布在整个熔体中，凝固后晶粒均匀分布，抗拉强度达到210MPa以上，相比现有技术，兼顾了熔体净化效果和晶粒细化效果，增加其适用范围。
具体实施方式
[0014]实施例1一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法，包括以下内容：将AZ31镁合金原料在保护气体中的铁制坩埚中进行熔炼，当合金熔液加热到440℃后，加入相当于合金溶液重量0.4%的复合制剂，继续升温至炉温为755℃时，对其利用电磁搅拌机搅拌，保持温度为730℃，将超声处理工具头设于合金熔液面下20mm处进行超声波处理，超声波处理总时间是40s，分三次进行处理，第一次超声波处理时超声波频率为280W，超声波处理总时间是20s，静置30s后，第二次超声波处理时超声波频率为300W，超声波处理总时间是14s，静置35s后，第三次超声波处理时超声波频率为320W，超声波处理总时间是6s，处理完成后静置40秒，降温至650℃后，浇注到已经预热的金属型中即可；所述复合制剂的制备方法为：将氯化镁、氯化锌、碳化钛、四硼酸钾以重量比9:5:4:3混
合，在纯铜球的球磨机中，以球料比7:1，在氩气氛围中球磨10小时，脱水，完成后在温度为700℃的氢气中保温4.5小时，氢气流量为36L/分钟，处理后破碎过100目筛，即得。
[0015]其中，所述铁制坩埚的内腔为圆台状，其高度为100mm，底部内径为60mm，顶部内径为70mm；合金熔液在铁制坩埚中的深度为75mm；所述保护气体为二氟甲烷HFC-32；所述金属型的预热温度为230℃；所述复合制剂由不锈钢缩放喷枪喷入，缩放喷枪的出口不接触合金熔液；所述电磁搅拌器的输入频率为20Hz，输入功率为8kW，每搅拌40秒改变一次搅拌方向，总搅拌时间为10分钟；所述脱水方法为离心机脱水。
[0016]实施例2一种利用低频超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法，其特征在于，包括以下内容：将AZ31镁合金原料在保护气体中的铁制坩埚中进行熔炼，当合金熔液加热到420-460℃后，加入相当于合金溶液重量0.2-0.6%的复合制剂，继续升温至炉温为755℃时，对其利用电磁搅拌机搅拌，保持温度为725-735℃，将超声处理工具头设于合金熔液面下20mm处进行超声波处理，超声波频率为280-320W，超声波处理总时间是40s，分三次进行处理，处理完成后静置40秒，降温至650℃后，浇注到已经预热的金属型中即可；所述复合制剂的制备方法为：将氯化镁、氯化锌、碳化钛、四硼酸钾以重量比8-10:5:4:3混合，在纯铜球的球磨机中，以球料比6:1-8:1，在氩气氛围中球磨8-12小时，脱水，完成后在温度为650-750℃的氢气中保温4-5小时，氢气流量为34-38L/分钟，处理后破碎过100目筛，即得。2.如权利要求1所述一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法，其特征在于，所述铁制坩埚的内腔为圆台状，其高度为100mm，底部内径为60mm，顶部内径为70mm。3.如权利要求2所述一种利用低频超声波提高AZ31镁合金力学性能的方法，其特征在于，合金熔液在铁制坩埚中的深度为70-80mm。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辅成，
申请(专利权)人：安徽军明机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：