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【成果完成人】 彭國勝 陳康華 陳送義
【第一完成單位】 安徽工業(yè)大學(xué)
【成果簡介】
①課題來源與背景： 晶粒細(xì)化可以同時(shí)提高材料的強(qiáng)度和塑性,是獲取優(yōu)質(zhì)鎂錠、改善鎂材質(zhì)量的重要途徑。目前90%的鎂合金主要在鑄態(tài)下使用,因此鎂合金鑄態(tài)組織的晶粒細(xì)化尤為重要。目前鎂合金的晶粒細(xì)化有兩種方式：一種是借助外場作用;另一種是加入晶粒細(xì)化劑。借助外來能量需要特殊的設(shè)備和工藝,在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中較難實(shí)現(xiàn),并且還受生產(chǎn)條件等的限制,其作用有限,過程不易控制。在工業(yè)生產(chǎn)條件下, 只有添加細(xì)化劑是最簡便而有效的方法,也是鎂熔體處理技術(shù)的重要組成部分。添加晶粒細(xì)化劑實(shí)現(xiàn)鎂合金的晶粒細(xì)化按合金種類分二種情況： 第一種情況是含鋁鎂合金的晶粒細(xì)化。普遍采用過熱、碳或含碳化合物添加。該類細(xì)化劑晶粒細(xì)化效果的穩(wěn)定性限制其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。第二種情況是不含鋁鎂合金的晶粒細(xì)化。 普通采用加入鎂鋯中間合金方法實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。但在實(shí)際應(yīng)用中,該細(xì)化劑也存在貴金屬鋯用量大,鋯元素化學(xué)性質(zhì)活潑,易與其它元素反應(yīng)失效等問題。因此急需開發(fā)一種高效通用型的晶粒細(xì)化劑,且要求這類晶粒細(xì)化劑制備成本較低,使用方便,適合工業(yè)大規(guī)模的生產(chǎn),且對環(huán)境友好。
②技術(shù)原理及性能指標(biāo)： 外加的氧化鈣粉末在純鎂熔液中不穩(wěn)定,易被純鎂還原生成氧化鎂和鈣,其中鈣元素原位吸附在還原的氧化鎂表面,形成典型的殼核結(jié)構(gòu)。吸附在氧化鎂表面的鈣元素一方面通過形成過渡中間化合物形式提高氧化鎂對鎂及其合金的形核能力,另一方面防止氧化鎂顆粒在鎂熔體內(nèi)的團(tuán)聚,最終達(dá)到有效細(xì)化鎂晶粒的效果。本專利晶粒細(xì)化劑具體制備方法是： 在六氟化硫和氮?dú)饣旌蠚怏w保護(hù)下, 純鎂加熱至半凝固態(tài);加入氧化鈣粉末, 攪拌使其均勻混入半凝固態(tài)的鎂液中; 升高爐溫至鎂液完全熔化,高溫靜置后澆入鐵鑄模鑄后得目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明的晶粒細(xì)化劑采用直接添加方法使用,用量少(僅為熔體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.1-1%),目前已在商業(yè)級純鎂和Mg-3Zn合金中取得較好地晶粒細(xì)化效果,更重要的是使用該類晶粒細(xì)化劑的鎂熔體在凝固過程中對冷卻速度不敏感,重復(fù)性較好,在不同的凝固冷卻條件或高溫長時(shí)間靜置不攪拌的情況下仍能保持好的晶粒細(xì)化效果; 該晶粒細(xì)化劑制備成本較低,添加工藝簡單,適于工業(yè)化生產(chǎn)。
③ 技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性： 與現(xiàn)有技術(shù)相比, 本發(fā)明具有以下技術(shù)效果： 1、 本發(fā)明細(xì)化劑的制備方法簡單易控, 價(jià)格便宜, 易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 2、 本發(fā)明制備的晶粒細(xì)化劑粒徑分布均勻, 添加方式簡單。 3、 本發(fā)明制備的晶粒細(xì)化劑對鎂及其合金的晶粒細(xì)化效果明顯。 4、 本發(fā)明制備的晶粒細(xì)化劑在不同的凝固冷卻條件或高溫長時(shí)間靜置不攪拌的情況下均仍能保持好的晶粒細(xì)化效果。 ④技術(shù)的成熟程度,適用范圍和安全性： 目前該成果已完成實(shí)驗(yàn)室級別的驗(yàn)證,正在開展中試級別的鎂合金晶粒細(xì)化試驗(yàn);該晶粒細(xì)化劑在純鎂及Mg-3Zn合金中均具有較好的細(xì)化效果且對凝固冷速不敏感,重復(fù)性較好;該類晶粒細(xì)化劑制備和使用過程中對環(huán)境友好。 ⑤應(yīng)用情況及存在的問題 目前該技術(shù)剛完成實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小試,尚未開展工業(yè)級別的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),因此,,放大實(shí)驗(yàn)后晶粒細(xì)化劑可能出現(xiàn)的情況還需進(jìn)一步研究;另外,目前面臨的問題是尋找一家有投資意向的鎂合金生產(chǎn)廠家共同推進(jìn)新型鎂合金晶粒細(xì)化劑的產(chǎn)業(yè)化。
【成果類別】 應(yīng)用技術(shù)
【研究起止時(shí)間】 2016-12～2018-06
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