專利名稱：一種生產泡沫鎂合金型材的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及材料加工領域的泡沫材料制備工藝，特別涉及一種生產泡沫鎂合金型材的方法。
背景技術：
泡沫鎂合金是一種表觀密度低、應力集中小、比力學性能高的結構功能一體化材料。可廣泛應用于制作消聲器、減震器、電磁屏蔽罩、高速公路的隔音墻板，飛機結構件的夾心材料等。傳統(tǒng)泡沫鎂合金的制備方法包括粉末燒結、發(fā)泡法等，這些方法制備的產品尺寸小、孔隙均勻性差、生產效率低，而且無法生產較長長度的各種形狀的型材，因而嚴重地制約了泡沫鎂合金的生產和應用。若能研發(fā)一種圓形、方型、工字型、扁形等各種形狀泡沫鎂合金型材的高效率制備工藝，將極大的推進泡沫鎂合金的產業(yè)化應用，具有重要的經濟和社會效益。根據發(fā)明人所進行的資料檢索，相關專利文獻引述如下
1、CN101135012A發(fā)明了粉末壓制制備多孔泡沫鎂的方法，該方法把鎂合金粉料熱壓成
多孔鎂產品。2、CN101135015A發(fā)明了泡沫鎂的熔體發(fā)泡制備方法，該方法將鎂基體材料加
熱熔化，加入增稠劑和發(fā)泡劑，將熔體倒入發(fā)泡槽，并送入恒溫爐內靜置發(fā)泡，發(fā)泡結束后，將發(fā)泡槽移出恒溫爐，冷卻后取出發(fā)泡體，機械加工成泡沫鎂產品。3、CN101220424A發(fā)明了一種制作泡沫鎂合金的方法，該方法先用石膏漿料制
作成泡沫狀石膏模型，待其硬化后再將鎂合金溶液澆鑄到石膏模型的孔隙中，形成石膏與鎂合金的復合體，待其冷卻固化后，將復合體中的石膏清理除去，便得到泡沫鎂合金。。4、CN1544671A發(fā)明了一種泡沫鎂制備工藝，該工藝通過真空滲流，把鎂合金滲到填料顆粒中，然后去除填料顆粒制成泡沫鎂。5、CN101608278A發(fā)明了阻燃泡沫鎂合金及其制備方法，該方法結合熔體發(fā)泡法與粉末冶金的優(yōu)點，采用熔體發(fā)泡兩步法工藝制備泡沫鎂合金。6、CN101463434A發(fā)明了一種以粉末實體發(fā)泡制備泡沫鎂合金的方法，該方法將鎂粉和純鋁粉一定的質量比例混合形成金屬粉末混合體，加入TiH2粉末發(fā)泡劑，經冷壓和熱壓，制得鎂合金發(fā)泡預制塊；然后，在氬氣保護下通過加熱模具中的發(fā)泡預制塊即制取泡沫鏡合金。3、CN1966748發(fā)明了熔體直接發(fā)泡制備泡沫鎂的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種孔隙均勻性好、生產效率高、長度和形狀幾乎不受限制的泡沫鎂合金型材制備工藝，以克服傳統(tǒng)生產工藝存在的諸多缺限。本發(fā)明的基本原理如下由于氫在液態(tài)鎂合金中的溶解度是45mg/100g，而在固態(tài)鎂合金中溶解度27mg/100g， 兩者相差1. 67倍，因此在鎂合金熔液中溶解的大量氫將在凝固過程中以氣泡形式析出，在連鑄時，隨著牽引桿的抽拉，鎂合金熔液流經結晶器時不斷凝固，同時也在內部析出大量氫氣泡，構成泡沫鎂合金，凝固的泡沫鎂合金持續(xù)地被牽引桿拉走，后續(xù)的泡沫鎂合金在流出現結晶器時持續(xù)形成，從而制備出長度很長，截面形狀與結晶器過流口相同的泡沫鎂合金型材。本發(fā)明一種生產泡沫鎂合金型材的方法，在氫氣氣氛中通過連鑄的方法獲得內部具有大量氫氣孔的泡沫鎂合金型材，其特征在于包括以下步驟
(1)鎂合金料放入高壓爐內的熔煉坩堝，鎖緊高壓爐；
(2)高壓爐抽真空，使爐內壓力< 1.01 ;
(3)熱熔煉坩堝熔化鎂合金料；
(4)高壓爐充入氫氣；
(5)溫使氫氣在高溫下溶解到鎂合金熔液中；
(6)鎂合金熔液倒入高壓爐內的電阻加熱的連鑄坩堝內；
(7)續(xù)抽拉牽引桿，使鎂合金熔液流經結晶器，即拉制出與結晶器過流口形狀一致的泡沫鎂合金型材。所說的鎂合金可以是純鎂、Mg-Al合金、Mg-Zn合金和Mg-RE合金中的任何一種。所說的步驟(4)充入氫氣達到壓力0. 2 2MPa。所說的步驟(5)鎂合金熔液保溫溫度為550 850°C，保溫時間為1060min。所說的步驟(6)連鑄坩堝加熱溫度為300 650°C。所說的步驟(7)牽引桿的抽拉速率為10 50mm/min。和現有技術相比，本發(fā)明方法有以下有益效果
1.本發(fā)明方法利用氫在液態(tài)鎂合金和固態(tài)鎂合金中的溶解度顯著差異，用連鑄的方法來制備泡沫鎂合金，氣孔分布均勻，生產效率很高，工藝可控性強，操作簡單。2.本發(fā)明方法只要改變結晶器過流口的形狀，即可以直接做成各種截面形狀的泡沫鎂合金型材。


圖1是泡沫鎂合金型材制備工藝原理示意圖。圖2是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面通過實施例并結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例，其保護范圍以權利要求為準。實施例1制備尺寸為寬50mm、厚5mm的泡沫純鎂板材，其制備步驟如下
1、把鎂料放入高壓爐(1)內的熔煉坩堝(2)，鎖緊高壓爐(1)；
2、對高壓爐(1)抽真空，使爐內壓力〈l.OI^a;
3、加熱熔煉坩堝(2)熔化鎂料；
4、向高壓爐(1)充入氫氣至高壓爐(1)內壓力0.5MPa ；5、550°C下保溫40min ；
6、連鑄坩堝(3)加熱到300°C，把鎂熔液倒入連鑄坩堝(3)內；
7、以lOmm/min的速率持續(xù)抽拉牽引桿(4)，使鎂熔液流經結晶器(5)的開
口尺寸為50)(5mm的過流口，即拉制出截面為寬50mm、厚5mm的泡沫純鎂板材。實施例2 制備直徑為30mm的泡沫鎂鋁合金棒材，合金的成分以重量％計為 A17. 5, MnO. 15，余量為Mg,其制備步驟如下
1、把鎂鋁合金料放入高壓爐(1)內的熔煉坩堝(2)，鎖緊高壓爐(1)；
2、對高壓爐(1)抽真空，使爐內壓力〈l.OI^a；
3、加熱熔煉坩堝(2)熔化鎂鋁合金料；
4、向高壓爐(1)充入氫氣至高壓爐(1)內壓力0.2MPa ；
5、700°C下保溫60min ；
6、連鑄坩堝(3)加熱到450°C，把鎂鋁合金熔液倒入連鑄坩堝(3)內；
7、以30mm/min的速率持續(xù)抽拉牽引桿(4)，使鎂鋁合金熔液流經結晶器
(5)的直徑為30mm的圓型過流口，即拉制出直徑為30mm的泡沫鎂鋁合金棒材。實施例3 制備外徑為25mm、內徑20 mm的泡沫鎂鋅合金管材，合金的成分以重量%計為:Zn9. 0，A13. 0，MnO. 10，余量為Mg,其制備步驟如下
1、把鎂鋅合金料放入高壓爐(1)內的熔煉坩堝(2)，鎖緊高壓爐(1)；
2、對高壓爐(1)抽真空，使爐內壓力〈l.OI^a;
3、加熱熔煉坩堝(2)熔化鎂鋅合金料；
4、向高壓爐(1)充入氫氣至高壓爐(1)內壓力2.OMPa ；
5、850°C下保溫IOmin ；
6、連鑄坩堝(3)加熱到650°C，把鎂鋅合金熔液倒入連鑄坩堝(3)內； 6、以50mm/min的速率持續(xù)抽拉牽引桿(4)，使鎂鋅合金熔液流經結晶器
(5)的內芯尺寸為20mm的管型過流口，即拉制出外徑為25mm、內徑20 mm的泡沫鎂鋅
合金管材。實施例4制備尺寸為寬40mm、厚5mm的鎂-稀土合金板材，合金的成分以重量％計為丫2.0，余量為Mg。1、把鎂-稀土合金料放入高壓爐(1)內的熔煉坩堝(2)，鎖緊高壓爐(1)；
2、對高壓爐(1)抽真空，使爐內壓力〈l.OI^a;
3、加熱熔煉坩堝(2)熔化Mg-Y合金料；
4、向高壓爐(1)充入氫氣至高壓爐(1)內壓力l.OMPa;
5、400°C下保溫40min ；
6、連鑄坩堝(3)加熱到650°C，把鎂-稀土合金熔液倒入連鑄坩堝(3)內；
7、以40mm/min的速率持續(xù)抽拉牽引桿(4)，使鎂-稀土合金熔液流經結晶器
(5)的的開口尺寸為40)(5mm的過流口，即獲得尺寸為寬40mm、厚5mm的Mg-Y合金板材。實施例5 制備尺寸為寬40mm、厚5mm的鎂-稀土合金板材，合金的成分以重量％ 計為Ce2. 0，余量為Mg。制備的步驟和工藝條件與實施例4相同，只是合金成分不同。
權利要求
1.一種生產泡沫鎂合金型材的方法，在氫氣氣氛中通過連鑄的方法獲得內部具有大量氫氣孔的泡沫鎂合金型材，其特征在于包括以下步驟鎂合金料放入高壓爐內的熔煉坩堝，鎖緊高壓爐； 高壓爐抽真空，使爐內壓力<1. 0 ； 加熱熔煉坩堝熔化鎂合金料； 向高壓爐充入氫氣；保溫使氫氣在高溫下溶解到鎂合金熔液中； 把鎂合金熔液倒入高壓爐內的電阻加熱的連鑄坩堝內； 持續(xù)抽拉牽引桿，使鎂合金熔液流經結晶器，即拉制出與結晶器過流口形狀一致的泡沫鎂合金型材。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所說的鎂合金可以是純鎂、Mg-Al合金、 Mg-Zn合金和Mg-RE合金中的任何一種。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種生產泡沫鎂合金型材的方法。此工藝在密封良好且耐高壓的爐體內，對爐體抽真空，用熔煉坩堝熔化鎂合金，通入氫氣，使鎂合金熔液中溶解大量氫氣，然后把鎂合金熔液澆入連鑄坩堝，連鑄坩堝內的鎂合金熔液通過連鑄結晶器后凝固成與結晶器過流口形狀一致的型材，由于氫氣在液態(tài)鎂合金中的溶解度遠大于固態(tài)鎂合金中溶解度，因此鎂合金凝固過程中氫氣以氣泡形式析出，獲得的鎂合金型材內部具有大量氫氣泡，構成了泡沫鎂合金型材。用本發(fā)明工藝制備泡沫鎂合金型材具有氣孔分布均勻、型材的形狀不限、長度長、生產效率高等特點，可廣泛應用于軍事工業(yè)、航天工業(yè)、汽車工業(yè)、建筑業(yè)等。
文檔編號C22C1/08GK102242287SQ201110116599
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權日2011年5月6日
發(fā)明者周榮, 岑啟宏, 蔣業(yè)華, 金青林, 黎振華 申請人:昆明理工大學