CN113500174A - 超高强度轻量化固定支架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高强度轻量化固定支架，固定支架由镁基复合板材制作而成，镁基复合板材的制备方法包括如下步骤：将AZ31镁合金加热至半熔融状态，然后加入晶粒细剂和发泡剂后再加热升温至完全熔融，降温后，再通入六氯乙烷脱气剂进行脱气处理；脱气处理结束后将熔融液冷却至半固态状态，然后向熔融液中加入发泡剂和预热后的纳米级碳化硅颗粒得到混合熔体，然后在维持搅拌的状态下再升温将混合熔体加热至完全熔融得到镁基复合熔融液；将镁基复合熔融液倒入预热后的成型模具中压铸成型，再将压制成型的镁基复合板加热后进行等通道转角挤压再轧制成型得到镁基复合板材。本发明提供的固定支架具有高强度、轻量化的特点，能够有效满足使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高强度轻量化固定支架，属于汽车固定支架领域。
背景技术
汽车的固定支架应该具有足够的强度、硬度、韧性以及抗拉强度，还需要能够提供一定的减震。如此，常见的汽车固定支架采用铁质材料焊接而成，或采用价格相对较为昂贵的铝合金制备，且辅助以橡胶等减震垫，故而或者重量较大，或者力学性能较差，难以满足长时间的苛刻环境的使用需要。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种超高强度轻量化固定支架，具有高强度、轻量化的特点，能够有效满足使用需求。
本发明所采用的技术方案为：
超高强度轻量化固定支架，固定支架由镁基复合板材经下料、落料、成型、冲孔、后处理制作而成，其中，镁基复合板材的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将AZ31镁合金加热至半熔融状态，然后加入晶粒细剂和发泡剂后再加热升温至完全熔融，然后降温至720-780℃后，再通入六氯乙烷脱气剂进行脱气处理；其中，晶粒细化剂包括以下组分：Zr、Y、Sr和TiB2，其中Zr的质量为AZ31镁合金总质量的0.5-1.2%，Y的质量为AZ31镁合金总质量的1.5-3.5%，Sr的质量为AZ31镁合金总质量的0.2-1%，TiB2的质量为AZ31镁合金总质量的0.5-0.8%；
步骤二：脱气处理结束后将熔融液冷却至半固态状态，再沿同一方向对熔融液进行搅拌以形成涡流，然后向熔融液中加入发泡剂和预热后的纳米级碳化硅颗粒得到混合熔体，然后在维持搅拌的状态下并通入惰性气体进行保护，再升温将混合熔体加热至完全熔融得到镁基复合熔融液，其中纳米级碳化硅颗粒的质量为AZ31镁合金总质量的5-8%；
步骤三：将步骤二中制得的镁基复合熔融液倒入预热后的成型模具中压铸成型，再将压制成型的镁基复合板加热后进行等通道转角挤压再轧制成型得到镁基复合板材。
优选的是，六氯乙烷的通入量为AZ31镁合金总质量的0.5-0.7%，处理时长为8-12min。
进一步的优选，发泡剂为TiH2，步骤一中发泡剂的加入量为AZ31镁合金总质量2-3%，步骤二中发泡剂的加入量为AZ31镁合金总质量1-2%。
进一步的优选，步骤二中维持搅拌的状态下为先沿顺时针方向在搅拌速度为40-50r/min的条件下搅拌30-40min，再沿逆时针方向在搅拌速度为50-60r/min的条件下搅拌20-30min后再转为沿顺时针方向在搅拌速度为40-50r/min的条件下搅拌30-40min，接着再沿逆时针方向在搅拌速度为50-60r/min的条件下搅拌20-30min，直至混合熔体被加热至完全熔融得到镁基复合熔融液后再重复前述搅拌方式保温1-2h。
进一步的优选，步骤二中惰性气体为氩气。
进一步的优选，步骤二中纳米级碳化硅颗粒的预热温度为600-620℃。
进一步的优选，步骤二中成型模具的预热温度为350-400℃，压铸成型的温度为410-420℃，压铸载荷为300-350kN。
进一步的优选，步骤三中等通道转角挤压前对镁基复合板加热的温度为180-200℃。
进一步的优选，步骤三中镁基复合板等通道转角挤压后再通过3次轧制成型得到镁基复合板材，每次轧制的温度为300-320℃。
本发明的有益效果在于：
晶粒细化剂的加入能够对基体的晶粒进行细化而使得板材强度得到提高，通入六氯乙烷脱气剂进行脱气处理，能够同时达到除气和细化晶粒的双重效果，向AZ31镁合金熔体中通入六氯乙烷可形成作为异质晶核的Al-C-O化合物质点，经六氯乙烷变质处理后，能有效降低板材的晶粒尺寸，提高其抗拉强度；通过加入纳米级碳化硅颗粒，一方面能细化晶粒，另一方面还能替基体承载更多的载荷继而增加了板材的强度；发泡剂的加入能使板材内存在一定微小的孔隙，继而降低了板材整体质量，实现轻量化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做具体的介绍。
实施例1：本实施例是一种超高强度轻量化固定支架，固定支架由镁基复合板材经下料、落料、成型、冲孔、后处理制作而成，其特征在于：镁基复合板材的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将AZ31镁合金加热至半熔融状态，然后加入晶粒细剂和发泡剂后再加热升温至完全熔融，然后降温至720-780℃后，再通入六氯乙烷脱气剂进行脱气处理；其中，晶粒细化剂包括以下组分：Zr、Y、Sr和TiB2，其中Zr的质量为AZ31镁合金总质量的0.5-1.2%，Y的质量为AZ31镁合金总质量的1.5-3.5%，Sr的质量为AZ31镁合金总质量的0.2-1%，TiB2的质量为AZ31镁合金总质量的0.5-0.8%；
步骤二：脱气处理结束后将熔融液冷却至半固态状态，再沿同一方向对熔融液进行搅拌以形成涡流，然后向熔融液中加入发泡剂和预热后的纳米级碳化硅颗粒得到混合熔体，然后在维持搅拌的状态下并通入惰性气体进行保护，再升温将混合熔体加热至完全熔融得到镁基复合熔融液，其中纳米级碳化硅颗粒的质量为AZ31镁合金总质量的5-8%；
步骤三：将步骤二中制得的镁基复合熔融液倒入预热后的成型模具中压铸成型，再将压制成型的镁基复合板加热后进行等通道转角挤压再轧制成型得到镁基复合板材。
本实施例中，为了降低板材的晶粒尺寸，提高其抗拉强度，向加入晶粒细剂和发泡剂后熔融液通入六氯乙烷脱气剂进行脱气处理，能够达到除气和细化晶粒的双重效果，向AZ31镁合金熔体中通入六氯乙烷可形成作为异质晶核的Al-C-O化合物质点，经六氯乙烷变质处理后，使得制得的板材的晶粒尺寸降低，抗拉强度提高，六氯乙烷的通入量为AZ31镁合金总质量的0.5-0.7%，处理时长为8-12min。
本实施例中，发泡剂为TiH2，步骤一中发泡剂的加入量为AZ31镁合金总质量2-3%，步骤二中发泡剂的加入量为AZ31镁合金总质量1-2%；发泡剂的加入能使制得的板材内存在一定量微小的孔隙，继而降低了板材整体质量，实现轻量化。
本实施例中，步骤二中维持搅拌的状态下为先沿顺时针方向在搅拌速度为40-50r/min的条件下搅拌30-40min，再沿逆时针方向在搅拌速度为50-60r/min的条件下搅拌20-30min后再转为沿顺时针方向在搅拌速度为40-50r/min的条件下搅拌30-40min，接着再沿逆时针方向在搅拌速度为50-60r/min的条件下搅拌20-30min，直至混合熔体被加热至完全熔融得到镁基复合熔融液后再重复前述搅拌方式保温1-2h。
本实施例中，步骤二中惰性气体为氩气，氩气的保护能够减少加热过程中的界面氧化。
本实施例中，步骤二中纳米级碳化硅颗粒的预热温度为600-620℃。
本实施例中，步骤二中成型模具的预热温度为350-400℃，压铸成型的温度为410-420℃，压铸载荷为300-350kN。
本实施例中，步骤三中等通道转角挤压前对镁基复合板加热的温度为180-200℃；步骤三中镁基复合板等通道转角挤压后再通过3次轧制成型得到镁基复合板材，每次轧制的温度为300-320℃；等通道转角挤压能够使板材获得均匀以及显著细化的晶粒组织，能够提高板材强度；多次加热轧制能过进一步的使板材晶粒更趋于均匀，有助于板材强度的提高。
综上所述，本发明通过晶粒细化剂的加入能够对基体的晶粒进行细化而使得板材强度得到提高，通入六氯乙烷脱气剂进行脱气处理，能够同时达到除气和细化晶粒的双重效果，向AZ31镁合金熔体中通入六氯乙烷可形成作为异质晶核的Al-C-O化合物质点，经六氯乙烷变质处理后，能有效降低板材的晶粒尺寸，提高其抗拉强度；通过加入纳米级碳化硅颗粒，一方面能细化晶粒，另一方面还能替基体承载更多的载荷继而增加了板材的强度；发泡剂的加入能使板材内存在一定微小的孔隙，继而降低了板材整体质量，实现轻量化，继而使得通过镁基复合板材制得的固定支架也具有高强度和轻量化的优点。
以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。
Claims (9)
1.超高强度轻量化固定支架，所述固定支架由镁基复合板材经下料、落料、成型、冲孔、后处理制作而成，其特征在于：所述镁基复合板材的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将AZ31镁合金加热至半熔融状态，然后加入晶粒细剂和发泡剂后再加热升温至完全熔融，然后降温至720-780℃后，再通入六氯乙烷脱气剂进行脱气处理；其中，晶粒细化剂包括以下组分：Zr、Y、Sr和TiB2，其中Zr的质量为AZ31镁合金总质量的0.5-1.2%，Y的质量为AZ31镁合金总质量的1.5-3.5%，Sr的质量为AZ31镁合金总质量的0.2-1%，TiB2的质量为AZ31镁合金总质量的0.5-0.8%；
步骤二：脱气处理结束后将熔融液冷却至半固态状态，再沿同一方向对熔融液进行搅拌以形成涡流，然后向熔融液中加入发泡剂和预热后的纳米级碳化硅颗粒得到混合熔体，然后在维持搅拌的状态下并通入惰性气体进行保护，再升温将混合熔体加热至完全熔融得到镁基复合熔融液，其中纳米级碳化硅颗粒的质量为AZ31镁合金总质量的5-8%；
步骤三：将步骤二中制得的镁基复合熔融液倒入预热后的成型模具中压铸成型，再将压制成型的镁基复合板加热后进行等通道转角挤压再轧制成型得到镁基复合板材。
2.根据权利要求1所述的超高强度轻量化固定支架，其特征在于，所述六氯乙烷的通入量为AZ31镁合金总质量的0.5-0.7%，处理时长为8-12min。
3.根据权利要求1所述的超高强度轻量化固定支架，其特征在于，所述发泡剂为TiH2，步骤一中发泡剂的加入量为AZ31镁合金总质量2-3%，步骤二中发泡剂的加入量为AZ31镁合金总质量1-2%。
4.根据权利要求1所述的超高强度轻量化固定支架，其特征在于，所述步骤二中维持搅拌的状态下为先沿顺时针方向在搅拌速度为40-50r/min的条件下搅拌30-40min，再沿逆时针方向在搅拌速度为50-60r/min的条件下搅拌20-30min后再转为沿顺时针方向在搅拌速度为40-50r/min的条件下搅拌30-40min，接着再沿逆时针方向在搅拌速度为50-60r/min的条件下搅拌20-30min，直至混合熔体被加热至完全熔融得到镁基复合熔融液后再重复前述搅拌方式保温1-2h。
5.根据权利要求1所述的超高强度轻量化固定支架，其特征在于，所述步骤二中惰性气体为氩气。
6.根据权利要求1所述的超高强度轻量化固定支架，其特征在于，所述步骤二中纳米级碳化硅颗粒的预热温度为600-620℃。
7.根据权利要求1所述的超高强度轻量化固定支架，其特征在于，所述步骤二中成型模具的预热温度为350-400℃，压铸成型的温度为410-420℃，压铸载荷为300-350kN。
8.根据权利要求1所述的超高强度轻量化固定支架，其特征在于，所述步骤三中等通道转角挤压前对镁基复合板加热的温度为180-200℃。
9.根据权利要求1所述的超高强度轻量化固定支架，其特征在于，所述步骤三中镁基复合板等通道转角挤压后再通过3次轧制成型得到镁基复合板材，每次轧制的温度为300-320℃。
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- 2021-06-25 CN CN202110708384.2A patent/CN113500174B/zh active Active
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