[发明专利]一种纳米晶镁合金块的制备方法

摘要

本发明涉及一种纳米晶镁合金块的制备方法，是针对镁及镁合金力学性能低的情况，先将镁合金粉进行氢化处理，制成纳米晶镁合金粉，然后进行等离子放电烧结，制成纳米晶镁合金块，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，纳米晶镁合金块金相组织致密性好，晶粒细化，致密度达99.34％，晶粒尺寸≤15nm，拉伸强度达320MPa，均匀性好，是先进的纳米晶镁合金块的制备方法。

主权项

1.一种纳米晶镁合金块的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁合金粉、碳纤维布、无水乙醇、氢气、氩气、其准备用量如下：以克、毫升、毫米、厘米3为计量单位制备方法如下：(1)、精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：(2)、氢化脱氢法制备纳米晶镁合金粉纳米晶镁合金粉的氢化处理是在氢化炉内进行的，是在加热、输氢气、加压过程中、外水循环冷却状态下完成的；①、将镁合金粉置于石英容器中，并在石英容器上部加盖不锈钢丝网；②、将盛有镁合金粉的石英容器置于氢化炉内，并密闭；③、抽取氢化炉内空气，使炉内压强达5×10‑3Pa，并恒定；④、开启氢气瓶，向氢化炉内输入氢气，氢气输入速度为100cm3/min，使炉内在氢气气氛下压强恒定在4MPa；⑤、开启氢化炉内加热器，加热温度450℃±2℃,加热时间60min；开启氢化炉外水循环冷却管，进行外水循环冷却；⑥、镁合金粉在氢化炉内，在氢气加压4MPa、加热温度450℃±2℃下恒温氢化12h；⑦、氢化后关闭加热器，停止加热，使炉内温度自然降至70℃，开启出气阀，排出氢气；⑧、真空加热，恒温保温处理密闭氢化炉，开启氢化炉真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强恒定在5×10‑3Pa；开启加热器，加热温度350℃±2℃；在恒温恒压下保温处理240min；⑨、关闭加热器，当炉内温度降至60℃时，向炉内输入氢气，氢气输入速度100cm3/min，使炉内压强恒定在1个大气压，恒压时间30min；⑩、开启氢化炉，取出石英容器及其内的镁合金粉，即纳米晶镁合金粉；(3)等离子放电烧结制备纳米晶镁合金块纳米晶镁合金块的烧结是在等离子放电烧结炉内进行的，是在氩气保护、等离子放电加热、压力电机施压、外水循环冷却下完成的；①、预制开合式不锈钢模具开合式模具呈圆筒形，用不锈钢材料制作，模具型腔表面粗糙度Ra 0.08—0.16μm；②、打开等离子放电烧结炉，用氩气去除炉内有害气体；③、将开合式不锈钢模具垂直置于炉腔内的工作台上，并固定；④、装模，在模具底部置放下垫块，在下垫块上部置放第一碳纤维布，在第一碳纤维布上部置放纳米晶镁合金粉，在纳米晶镁合金粉上部置放第二碳纤维布，在第二碳纤维布上部置放上压块，上压块上部与等离子放电烧结炉内的压力块连接；⑤、密闭等离子放电烧结炉，开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达2Pa；⑥、开启氩气瓶，向炉内输入氩气，氩气输入速度为100cm3/min，使炉内压强恒定在1个大气压；⑦、开启外水循环冷却管，对等离子放电烧结炉进行冷却；⑧、开启等离子放电加热器，加热烧结纳米晶镁合金粉，加热温度530℃±2℃，加热时间10min；开启等离子放电烧结炉顶部的压力电机，对开合式模具内的纳米晶镁合金粉进行施压，施压压强100MPa，施压保压时间20min；⑨、加热、施压后，停止加热施压，在氩气保护下，随炉冷却至25℃；⑩、开炉、开模关闭氩气瓶，开炉、开模，取出开合式模具内的纳米晶镁合金块；(4)清理、清洗将纳米晶镁合金块置于钢质平板上，用400目砂纸对纳米晶镁合金块周边及正反表面进行打磨，使其光洁；用无水乙醇对纳米晶镁合金块周边及正反表面进行清洗，使其洁净；清洁后晾干；(5)检测、分析、表征对制备的纳米晶镁合金块的形貌、色泽、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征；用光学显微镜、电子扫描显微镜进行形貌、金相组织分析；用X射线衍射仪进行物相成分分析；用投射电子显微镜进行晶粒大小分析；用电子万能试验机进行力学性能分析；结论：纳米晶镁合金块为银白色块状，致密度达99.34％,晶粒尺寸≤15nm，拉伸强度达320MPa；(6)、产物储存对制备的纳米晶镁合金块用软质材料包装、储存于洁净环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。