【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金加工，具体为一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝及其制备工艺。
技术介绍
1、随着现代科学技术的发展，各种新技术、新工艺不断涌现，在实践中，人们对材料的性能也不断提出新的或更高的要求。焊丝作为填充金属的金属丝焊接材料，在机械设备中占有不可或缺的地位。
2、在经济建设中，尤其在电力、冶金及基建施工中大量使用机械设备，而各种机械设备在使用过程中都不同程度的存在金属部件的磨损，且绝大多数机械设备的工作环境均为高温高腐蚀等恶劣环境，故而对焊丝提出了更高的要求的同时，不仅要求其实现更好的连接能力，还需要具备良好的耐高温和耐腐蚀性能；但现有的焊丝由于存在工艺和选材的缺陷，导致硬度、耐磨性、耐高温性不够理想，所以，如何对其进行改良优化，也成为了焊丝制备技术优化进程中，所亟需解决的技术难题。
3、综上所述，本专利技术将制备一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，以适应恶劣环境，延长机械设备的使用寿命，带来更高的经济收益。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，所述铝镁合金焊丝，包括以下原料组分：按质量百分比计为：镁4～6％、铬0.3～0.5％、锰0.05～0.2％、锌0.02～0.05％、稀土金属0.5～1.5％、增强相颗粒1～2％，其余为铝和不可避免的杂质，其中杂质≤0.03％。>
4、较为优化地，所述稀土金属包括但不限于铈、钇、铒中的至少一种。
5、较为优化地，所述稀土金属为铈、钇、铒以质量比1:1:1混合得到。
6、较为优化地，所述增强相颗粒包括但不限于碳化硅、碳化铬、碳化钨、碳氮化钛、碳化钛、碳化钒、硼化钛中的至少一种。
7、较为优化地，所述增强相颗粒还必须包括石墨烯/钪/镍@硅复合材料。
8、较为优化地，所述增强相颗粒为碳化硅、碳氮化钛、硼化钛、石墨烯/钪/镍@硅复合材料以质量比2:1:1:2混合得到。
9、较为优化地，所述石墨烯/钪/镍@硅复合材料的制备方法为：
10、(1)将石墨烯研磨至粉末状，加入到四氢呋喃溶液中，经超声分散30～60min，得到浓度为2×10-4～2×10-3g/ml的石墨烯悬浊液；
11、(2)在氩气保护下，在石墨烯悬浊液中加入萘、钪源、还原剂，在20～80℃下，搅拌反应2～6h后，待其自然冷却至室温后，经离心、洗涤、干燥，得到石墨烯/钪复合材料；
12、(3)将纳米硅加入到30～40wt％的乙醇溶液中，加入氢氟酸，搅拌15～30min，使纳米硅表面附带上氢，得到预处理后的纳米硅；
13、(4)将预处理后的纳米硅浸入化学镀液中20～50min，使其表面包覆一层金属镍，得到镍@硅复合材料；
14、(5)将镍@硅复合材料加入到三甘醇中，搅拌5～15min，再向其中加入石墨烯/钪复合材料的碱性溶液，于150～200℃下，搅拌8～16h，经过滤、洗涤、干燥，最后在氩气保护下，升温至300～500℃，退火处理3～6h，得到石墨烯/钪/镍@硅复合材料。
15、较为优化地，所述钪源包括异丙氧化钪、水合乙酰丙酮钪中的任一种。
16、较为优化地，所述还原剂包括钾、钠、锂、钙中的任一种。
17、较为优化地，所述石墨烯、萘、钪源、还原剂四者质量比为1:50:(5～8):25。
18、较为优化地，所述纳米硅、氢氟酸两者质量比为1:1.5。
19、较为优化地，所述化学镀液由20～30g/l氯化镍、25～45g/l柠檬酸三铵、20～25g/l次磷酸钠、5～20g/l柠檬酸钠、30～70mg/l十二烷基磺酸钠混合组成，加入氨水调节化学镀液ph值至8～10。
20、较为优化地，所述石墨烯/钪复合材料的碱性溶液的配制方法为：将石墨烯/钪复合材料加入到10wt％的氢氧化钠溶液中，超声分散5～15min，配制得到浓度为20～30wt％的石墨烯/钪复合材料的碱性溶液。
21、较为优化地，所述石墨烯/钪复合材料、镍@硅复合材料两者质量比为1:(0.5～1)。
22、较为优化地，所述一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝的制备方法为：
23、(1)在氩气保护下，将坩埚预热至250～300℃，加入铝锭升温至680～720℃，使铝锭熔化，得到铝液；
24、(2)向铝液中加入镁、铬、锰、锌，搅拌5～15min后，再向其中加入稀土金属搅拌5～15min，最后升温至780～820℃，加入增强相颗粒，同时降温至合金半固态，搅拌30～60min；
25、(3)升温至730～740℃，保温30～60min，后将熔液表面的残渣扒除，再在功率为1～2kw、频率为18～22khz下超声处理15～30min；
26、(4)将熔液浇铸到预热好的模具中，得到铸锭，待其自然冷却至室温后，再进行热处理、拉拔成型，得到耐高温耐磨的铝镁合金焊丝。
27、较为优化地，所述合金半固态中固相分数为40～50％。
28、较为优化地，所述热处理为：将铸锭升温至400～500℃，保温2～4h，再进行油淬，最后升温至150～200℃，保温5～10h，待其自然冷却自室温，完成热处理过程。
29、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术通过对铝镁合金焊丝组分的调配，加入稀土金属、增强相颗粒对铝镁合金的性能进行改善；其中增强相颗粒主要通过细化晶粒，改善铝镁合金性能，稀土金属则对铝镁合金的延伸率进行补偿，两者协同使得铝镁合金具有较好的耐高温性能和耐磨性能。
30、(1)方案中，通过先在石墨烯表面原位生成了钪层，再在其表面原位生成一层镍@硅层，最终制备了一种石墨烯/钪/镍@硅复合材料，且通过控制反应时长，制备出合适尺径的复合材料；该复合材料中石墨烯被包覆在其中，避免了石墨烯在熔液中出现团聚；另外钪能够对铝合金晶粒细化有强烈影响，其与铝基体共格的钪化铝能够钉扎位错，阻止合金再结晶，产生显著的亚结构强化，进而显著提升铝合金的力学性能和再结晶温度，另外其还可以在一定程度上改善焊接性；其中的镍@硅则起到了脱氧作用，在焊接过程能够提高焊缝金属的性能；
31、(2)将制备的石墨烯/钪/镍@硅复合材料与碳化硅、碳氮化钛、硼化钛按一定质量比混合，作为增强相颗粒，协同对铝镁合金进行增强；增强相颗粒主要通过细化晶粒，使晶粒在长大过程中收到一定的推挤作用，从而达到阻碍晶粒长大的效果，使合金更为致密，进而改善合金的性能，最终起到提升合金耐磨性能和耐高温性能的作用；
32、(3)尽管增强相颗粒能够大幅提升铝镁合金的致密性，使其具有较高的耐高温性和耐磨性，但材料的延伸率会受到明显的影响，所以方案中加入了较多的铬和稀土金属进行改善，另外稀土金属能消除合金中的有害杂质，进而提高合金的热稳定性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述铝镁合金焊丝，包括以下原料组分，按质量百分比计为：镁4～6％、铬0.3～0.5％、锰0.05～0.2％、锌0.02～0.05％、稀土金属0.5～1.5％、增强相颗粒1～2％，其余为铝和不可避免的杂质，其中杂质≤0.03％；
2.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述增强相颗粒还包括石墨烯/钪/镍@硅复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述石墨烯/钪/镍@硅复合材料的制备方法为：
4.根据权利要求3所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述石墨烯/钪复合材料、镍@硅复合材料两者质量比为1:(0.5～1)。
5.根据权利要求2所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述增强相颗粒为碳化硅、碳氮化钛、硼化钛、石墨烯/钪/镍@硅复合材料以质量比2:1:1:2混合得到。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述稀土金属为铈、钇、铒以质量比1:1:1混合得到。
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述铝镁合金焊丝，包括以下原料组分，按质量百分比计为：镁4～6％、铬0.3～0.5％、锰0.05～0.2％、锌0.02～0.05％、稀土金属0.5～1.5％、增强相颗粒1～2％，其余为铝和不可避免的杂质，其中杂质≤0.03％；
2.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述增强相颗粒还包括石墨烯/钪/镍@硅复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述石墨烯/钪/镍@硅复合材料的制备方法为：
4.根据权利要求3所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述石墨烯/钪复合材料、镍@硅复合材料两者质量比为1:(0.5～1)。
5.根据权利要求2所述的一种耐高温耐磨的铝镁合金焊丝，其特征在于：所述增强相颗粒为碳化硅、碳氮化钛、硼化钛、石墨烯/钪/镍@硅复合材料以质量比2:1:1:2混合得到。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐建明，徐建祥，徐祺玮，
申请(专利权)人：江苏港缆新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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