[发明专利]一种煤基固体废弃物增强准晶相增强的镁合金的方法及应用

说明书

本发明具体涉及一种煤基固体废弃物增强准晶相增强的镁合金的方法及应用；首先将煤基固体废弃物分若干次添加到准晶相增强的镁合金熔体中，每次均进行机械搅拌并辅助降温过程中超声振动，使煤基固体废弃物颗粒均匀分散，得到铸态煤基固体废弃物+准晶相混杂增强镁合金，再对铸态煤基固体废弃物+准晶相混杂增强镁合金进行恒温超低速挤压，得到细晶煤基固体废弃物+准晶相混杂增强镁合金；本发明有效解决了煤基固体废弃物颗粒在加入时发生放热引起的熔体升温，结合超声振动有效改善了单纯机械搅拌分散不均匀的问题，并且通过恒温超低速挤压进一步细化了镁合金晶粒，使镁合金具有良好的综合力学性能。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种煤基固体废弃物增强准晶相增强的镁合金的方法及应用。

背景技术

镁合金具有低密度、高比强度、良好的电磁屏蔽性能和易于回收等一系列优点，使其成为一种广受欢迎的轻质结构材料。但镁为密排六方结构，在二次加工过程中易形成微裂纹等缺陷，这将限制镁合金作为结构材料的广泛使用。准晶相具有表面能低、与镁基体结合较好、变形能力较优异等特性，但准晶相增强的镁合金室温强度较低。此外，外加颗粒也是一种常用的提高金属材料性能的方法。常用的外加颗粒有碳化硅颗粒、二硼化钛以及碳化钛等。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废弃物，随着电力工业的发展，以粉煤灰为主的煤基固体废弃物也成为我国主要的固体废渣之一，而向镁合金中添加煤基废弃物作为增强相的则未见有相关研究。

另一方面，镁合金在铸造的过程中易于形成气孔、疏松和缩孔等缺陷，因此，工业应用中通常需要对镁合金进行二次变形来消除这些缺陷。其中热挤压是一种常用的热加工方法。研究表明挤压工艺参数对镁合金的显微组织和力学性能具有显著影响，传统的镁合金挤压工艺通常难以实现细晶镁合金的制备。

发明内容

本发明为解决现有准晶相增强的镁合金室温下强度较低的技术问题，将固体废渣煤基固体废弃物应用于增强准晶相增强的镁合金，提供一种煤基固体废弃物增强准晶相增强的镁合金的方法及应用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

煤基固体废弃物用于增强准晶相增强的镁合金的应用。

所述煤基固体废弃物的颗粒尺寸为5~10μm。

所述准晶相增强的镁合金的材料配比为质量分数为3.5%Zn、0.5%Y和96%Mg。

一种煤基固体废弃物增强准晶相增强的镁合金的方法，包括以下步骤：

第一步，煤基固体废弃物的加入；首先将筛选好的煤基固体废弃物分若干次加入到提前制备好的准晶相增强的镁合金熔体中，每次加入后均首先进行机械搅拌，然后在镁合金熔体降温的过程中进行超声波振动，最后一次加入煤基固体废弃物进行机械搅拌和超声波振动以后，将加入有煤基固体废弃物的准晶相增强的镁合金升温50℃，保温30min以后倒入预热好的浇铸模具中，得到铸态煤基固体废弃物+准晶相混杂增强的镁合金；

第二步，恒温超低速挤压；将第一步得到铸态煤基固体废弃物+准晶相混杂增强的镁合金置于挤压模具中进行恒温超低速挤压，挤压温度为240~280℃，挤压速度为0.005~0.015mm/s；经挤压后得到细晶煤基固体废弃物+准晶相混杂增强的镁合金。

制备方法中每次加入煤基固体废弃物颗粒均施加机械搅拌和超声振动，使煤基固体废弃物颗粒均匀分散；煤基固体废弃物颗粒加入时快速放热导致熔体迅速升温后单纯机械搅拌分散不均匀，在镁合金熔体降温的过程中辅以超声振动有效解决了煤基固体废弃物颗粒在加入时单纯机械搅拌分散不均匀的问题。并且通过恒温超低速挤压进一步细化了镁合金晶粒，使镁合金具有良好的综合力学性能。

上述方法第一步中，添加的煤基固体废弃物的颗粒尺寸为5~10μm。

第一步中，所述提前制备好的准晶相增强的镁合金的材料配比为质量分数为3.5%Zn、0.5%Y和96%Mg。