【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金及其压铸工艺，属于金属材料。
技术介绍
1、镁合金材料的特点是密度小，比铝轻三分之一，其强度较铝合金高，具有轻质、抗电磁干扰、屏蔽性能好、高强、吸音、导热性好、耐腐蚀等特点，被广泛应用于汽车、3c、航空航天、国防等领域，但是由于其铸造原始组织均匀性差、组织粗大、力学性能差，限制了镁合金的大面积应用。铸造工艺是获得稳定化学成分和组织均匀铸锭的基础，铸造方法和工艺是否恰当直接关系到铸锭质量的优劣。
2、镁合金冷室压铸是将定量的熔融镁液浇到压铸机压料筒中，然后将镁熔液压射入模腔内，冷却后形成压铸产品。
3、脉冲与旋转磁场发生器包含铜线圈、脉冲电源及线路管路，脉冲磁场处理是将铜线圈缠绕于一定尺寸的圆周空间外，施加脉冲型式的电磁场。旋转磁场发生器包含骨架、凸极硅钢磁轭和铜线圈，骨架上均匀分布着六个尺寸相等的所述凸极硅钢磁轭，在每个磁轭上，由铜线圈缠绕着六个相同规格的线圈绕组，施加旋转型式的电磁场。
4、随着金属基复合材料制备技术的高速发展，陶瓷颗粒增强镁合金耐腐耐磨的复合材料成为了新的研究领域，其特点有强度高、塑性好、耐热性能较好、有较高的冲击韧性且阻尼性能优良，同时又拥有陶瓷材料的高硬度、高耐磨性，能够克服以往的耐磨性与强韧性相互制约的问题。在汽车工业中，镁压铸件在加工，回收和铸造方面比铝具有很大的技术优势，镁可以代替汽车中的特殊塑料。因此，陶瓷颗粒增强镁合金复合材料在汽车工业中具有潜力，应用前景广阔，市场广阔。
5、cn116732402
6、cn1312303c公开了一种镁基球形准晶中间合金及其制造方法，属于金属材料及其制备领域，其特征在于是通过微合金化与电脉冲孕育处理后在高压凝固条件下获得一种镁基二十面体准纳米尺度mg x zn u y w mn t ca s 球形准晶中间合金，其化学成分(以质量分数wt％计)为：mg40.00～45.00％，zn45.50～55.00％，mn0.50～4.50％，y1.00～4.50％，ca0.10～1.00％。其铸态组织特征是由均一二十面体准纳米尺度mg x zn u y wmn t ca s 球形准晶相+α－mg+准晶相和α－mg共晶组织+mgzn晶态相共存的复相组织所组成，其中mg x zn u y w mn t ca s 球形准晶相的体积相对含量占中间合金总体积的30～40％。这种中间合金可进行规模化工业生产，可作为增强相强化镁基合金及其复合材料，并可提高镁合金的强韧性和耐热抗蠕变性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种硬度高、抗拉强度高和伸长率好的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金及其压铸工艺。
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、一种基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：以标准牌号镁基合金为基体，在熔化状态下加入稀土镁中间合金、纳米级陶瓷颗粒，以旋转磁场为主，脉冲磁场为辅对熔体复合电磁搅拌而得到的合金。
4、所述稀土镁中间合金是稀土镧或稀土铈的合金，稀土有效质量百分比为25%~30%，粒径5~8㎜；
5、所述稀土镁中间合金的加入量为0.5at%~0.75 at %；
6、所述纳米级陶瓷颗粒的加入量为0.5 at %~3 at %；
7、所述纳米级陶瓷颗粒为sio2或sic陶瓷颗粒；
8、一种基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金的压铸工艺，其特征是：包括如下步骤：
9、（1）采用电阻熔炼炉与坩埚进行标准牌号压铸镁合金熔化；
10、（2）坩埚内依次加入纳米陶瓷颗粒、切割好的镁合金、稀土镁中间合金；
11、（3）熔化后保温静置，将坩埚（混合镁液）放置在电磁处理平台；
12、（4）启动脉冲磁场和旋转磁场对坩埚内镁液进行电磁处理；
13、（5）操作压铸机压射完成压铸。
14、步骤（2）中所述的坩埚内依次加入纳米陶瓷颗粒、切割好的镁合金、稀土镁中间合金，是稀土镁中间合金上方放置经过预热的镁合金，预热温度350℃；
15、步骤（3）中保温静置时间为30min以上；
16、步骤（4）中施加先脉冲电磁场，参数：频率0~80hz，电流0~150a，占空比10%~80%，作用时间30s~60s；再施加旋转电磁场，参数：频率0~80hz，电流0~100a，作用时间30s~60s；
17、步骤（5）中操作压铸机，先启动压铸机，设置参数：慢速0.5~0.8m/s、快速4~5m/s、快速位置250~260、增压位置255~265，压射时间3.2~3.5s、冷却时间3~3.5s、油温度循环机工作温度：180~220℃，设置压铸机为手动模式；预先进行10~15模次压铸，待压铸机模具、料筒与冲头温度达到180~220℃，保温期间采用石墨搅拌棒人工搅拌坩埚内熔体2~3次；压铸机合模到位后，采用人工浇注，熔液进入压铸机料筒，浇注保温温度680~700℃，浇注完成后，延时0.8s~1.2s压铸机压射充型模具。
18、本专利技术的有益效果是：镁合金添加轻稀土 la/ce 后，析出强化相针状al11la3相并且β-mg17al12相数量减少，可提高合金的硬度、抗拉强度和伸长率；
19、一方面，施加电磁场产生的体积力(洛伦兹力)可以产生强制对流，通过对熔体（半固态熔体）对流传输过程的特定控制不同密度合金组分的均匀性，改善偏析；另一方面，电磁效应可以通过影响熔体微观结构促进形核并优化微观结构。脉冲磁场的另一个优点是压铸充型过程中改善熔体流动性，可以显著减少流动引起的铸件缺陷的出现。结合旋转、脉冲两种磁场的优势，实现稀土镁合金复合电磁搅拌技术，以旋转磁场为主，脉冲磁场为辅产生熔体搅拌效应，带动陶瓷颗粒、稀土相等组分产生相对运动，作用一定时间后达到相对弥散、均匀化的技术效果，可提高合金的抗拉强度和断后伸长率。以主流的镁合金az91为例：
20、对比试验抗拉强度检测数据表
21、
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1.一种基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：以标准牌号镁基合金为基体，在熔化状态下加入稀土镁中间合金、纳米级陶瓷颗粒，以旋转磁场为主，脉冲磁场为辅对熔体复合电磁搅拌而得到的合金。
2.根据权利要求1所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：所述稀土镁中间合金是稀土镧或稀土铈的合金，稀土有效质量百分比为25%~30%，粒径5~8㎜。
3.根据权利要求1所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：所述稀土镁中间合金的加入量为0.5at%~0.75 at %。
4.根据权利要求1所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：所述纳米级陶瓷颗粒的加入量为0.5 at %~3 at %。
5.根据权利要求1所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：所述纳米级陶瓷颗粒为SiO2或SiC陶瓷颗粒。
6.一种根据权利要求1～5任一权利要求所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金的压铸工艺，其特征是：包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金的压铸工艺，其特征是：步
8.根据权利要求6所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金的压铸工艺，其特征是：步骤（3）中保温静置时间为30min以上。
9.根据权利要求6所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金的压铸工艺，其特征是：步骤（4）中施加先脉冲电磁场，参数：频率0~80Hz，电流0~150A，占空比10%~80%，作用时间30s~60s；再施加旋转电磁场，参数：频率0~80Hz，电流0~100A，作用时间30s~60s。
10.根据权利要求6所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金的压铸工艺，其特征是：步骤（5）中操作压铸机，先启动压铸机，设置参数：慢速0.5~0.8m/s、快速4~5m/s、快速位置250~260、增压位置255~265，压射时间3.2~3.5s、冷却时间3~3.5s、油温度循环机工作温度：180~220℃，设置压铸机为手动模式；预先进行10~15模次压铸，待压铸机模具、料筒与冲头温度达到180~220℃，保温期间采用石墨搅拌棒人工搅拌坩埚内熔体2~3次；压铸机合模到位后，采用人工浇注，熔液进入压铸机料筒，浇注保温温度680~700℃，浇注完成后，延时0.8s~1.2s压铸机压射充型模具。
...【技术特征摘要】
1.一种基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：以标准牌号镁基合金为基体，在熔化状态下加入稀土镁中间合金、纳米级陶瓷颗粒，以旋转磁场为主，脉冲磁场为辅对熔体复合电磁搅拌而得到的合金。
2.根据权利要求1所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：所述稀土镁中间合金是稀土镧或稀土铈的合金，稀土有效质量百分比为25%~30%，粒径5~8㎜。
3.根据权利要求1所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：所述稀土镁中间合金的加入量为0.5at%~0.75 at %。
4.根据权利要求1所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：所述纳米级陶瓷颗粒的加入量为0.5 at %~3 at %。
5.根据权利要求1所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金，其特征是：所述纳米级陶瓷颗粒为sio2或sic陶瓷颗粒。
6.一种根据权利要求1～5任一权利要求所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金的压铸工艺，其特征是：包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于复合磁场处理的陶瓷增强镁合金的压铸工艺，其特征是：步骤（2）中所述的坩埚内依次加入纳米陶瓷颗粒、切割好的镁合金、稀土镁中间合金，是稀土镁中间合...
【专利技术属性】
技术研发人员：田迎春，张竞超，王建波，
申请(专利权)人：内蒙金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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