專利名稱：一種新型高強(qiáng)鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種新型高強(qiáng)鎂合金，涉及以鎢鋁合金粉末和鎂粉為原料，通過(guò)半固態(tài)流變壓鍛技術(shù)制備高強(qiáng)鎂合金。
背景技術(shù)：
鎂合金是繼鋼鐵和鋁合金之后發(fā)展起來(lái)的第三類金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有比強(qiáng)度高、比剛度高，減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強(qiáng)，易切削加工，易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、電子電器、交通、航空航天和國(guó)防軍工領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。常規(guī)鑄造鎂合金的微觀組織比較粗大，且析出相和沉淀相也比較粗大，并且在高溫下極易粗化，從而導(dǎo)致其室溫和高溫強(qiáng)度不理想，難以滿足高性能結(jié)構(gòu)材料的需求。采用新的增強(qiáng)元素和特殊的材料復(fù)合制備工藝進(jìn)一步提高強(qiáng)度是鎂合金材料發(fā)展的趨勢(shì)。
鎢鋁合金是近期研究開發(fā)的熱點(diǎn)材料，它具有硬度高、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。鎢鋁合金(W14Al86)本身的載荷承受能力強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)與金屬鎂相近，且不與鎂發(fā)生反應(yīng)，兩者之間可以很好的結(jié)合成鍵，又可以避免嚴(yán)重的界面反應(yīng)。對(duì)于顆粒增強(qiáng)鎂合金來(lái)講，鎢鋁合金是一種很好的增強(qiáng)材料。將鎢鋁合金和鎂復(fù)合可以得到一種新型高強(qiáng)鎂合金材料，該鎂合金以鎢鋁合金為主要增強(qiáng)、增硬相，材料硬度、拉伸強(qiáng)度明顯大于傳統(tǒng)鑄造鎂合金。由于鎢鋁合金粉末的合成技術(shù)仍屬于起步階段，迄今為止，有關(guān)鎢鋁高強(qiáng)鎂合金的制備研究國(guó)內(nèi)外尚無(wú)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)鎂合金。制備得到的鎂合金，是具有良好結(jié)晶形態(tài)和顯微結(jié)構(gòu)的塊狀材料。
本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)鎂合金，其組成重量百分比為W14Al86為3-20％，Mg為80-97％。
制備本發(fā)明的高強(qiáng)鎂合金的步驟和條件如下以粒度小于100納米的鎢鋁合金粉末(該鎢鋁合金粉末，見中國(guó)專利號(hào)ZL001129545.7)和粒度小于1微米的市售鎂粉為原料，按上述的比例配料，在機(jī)械合金化裝置中混合1-2小時(shí)，在鋼模具中350-400MPa壓力下成型。將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度在680-750℃，保溫時(shí)間3-5分鐘，加壓到200-400MPa，取出自然冷卻，得到本發(fā)明的高強(qiáng)鎂合金。
本發(fā)明得到的高強(qiáng)鎂合金，經(jīng)X射線粉末衍射分析證實(shí)該鎂合金的增強(qiáng)相為鎢鋁合金，在半固態(tài)流變壓鍛的過(guò)程中，鎢鋁合金沒(méi)有分解，十分穩(wěn)定，也沒(méi)有與鎂反應(yīng)形成金屬間化合物。掃描電鏡照片(圖1)分析表明鎢鋁合金增強(qiáng)相彌散均勻。密度測(cè)量和掃描電鏡分析證實(shí)鎂合金致密度很高。在制備過(guò)程中，通過(guò)機(jī)械合金化技術(shù)混料可以實(shí)現(xiàn)鎢鋁合金在鎂基體中的均勻分散。在壓鍛過(guò)程中，葉蠟石作為密封與傳壓介質(zhì)，起到充分隔絕氧氣并均勻傳遞壓力的作用。通過(guò)半固態(tài)流變壓鍛技術(shù)，無(wú)需加入任何晶粒抑制劑即可得到細(xì)晶粒組織，可以消除傳統(tǒng)鑄造中的柱狀晶和粗大的枝狀晶，從而獲得較好的宏觀機(jī)械性能。


附圖1是鎂合金中鎢鋁合金分散情況的掃描電鏡照片。圖中亮白色為鎢鋁合金，暗灰色為鎂。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將重量為5克，含鎢鋁合金為3％，含鎂為97％的混合粉末在機(jī)械合金化裝置中混合1小時(shí)后，放入鋼模具中350MPa壓力下成型，將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度為680℃，保溫時(shí)間3分鐘，加壓力200MPa，得到一種新型高強(qiáng)鎂合金。樣品經(jīng)拋光處理，相對(duì)密度為99.8％。硬度0.72GPa，拉伸強(qiáng)度305MPa。
實(shí)施例2將重量為5克，含鎢鋁合金為5％，含鎂為95％的混合粉末在機(jī)械合金化裝置中混合1小時(shí)后，放入鋼模具中360MPa壓力下成型，將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度為690℃，保溫時(shí)間3分鐘，加壓力230MPa，得到一種新型高強(qiáng)鎂合金。樣品經(jīng)拋光處理，相對(duì)密度為99.5％。硬度0.94GPa，拉伸強(qiáng)度355MPa。
實(shí)施例3將重量為5克，含鎢鋁合金為8％，含鎂為92％的混合粉末在機(jī)械合金化裝置中混合1小時(shí)后，放入鋼模具中370MPa壓力下成型，將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度為700℃，保溫時(shí)間3分鐘，加壓力250MPa，得到一種新型高強(qiáng)鎂合金。樣品經(jīng)拋光處理，相對(duì)密度為99.5％。硬度0.96GPa，拉伸強(qiáng)度422MPa。
實(shí)施例4將重量為5克，含鎢鋁合金為10％，含鎂為90％的混合粉末在機(jī)械合金化裝置中混合1.5小時(shí)后，放入鋼模具中380MPa壓力下成型，將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度為710℃，保溫時(shí)間3分鐘，加壓力280MPa，得到一種新型高強(qiáng)鎂合金樣品經(jīng)拋光處理，相對(duì)密度為98.8％。硬度1.36GPa，拉伸強(qiáng)度456MPa。
實(shí)施例5將重量為5克，含鎢鋁合金為12％，含鎂為88％的混合粉末在機(jī)械合金化裝置中混合1.5小時(shí)后，放入鋼模具中390MPa壓力下成型，將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度為720℃，保溫時(shí)間4分鐘，加壓力300MPa，得到一種新型高強(qiáng)鎂合金樣品經(jīng)拋光處理，相對(duì)密度為98.5％。硬度1.27GPa，拉伸強(qiáng)度492MPa。
實(shí)施例6將重量為5克，含鎢鋁合金為15％，含鎂為85％的混合粉末在機(jī)械合金化裝置中混合2小時(shí)后，放入鋼模具中400MPa壓力下成型，將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度為730℃，保溫時(shí)間4分鐘，加壓力330MPa，得到一種新型高強(qiáng)鎂合金樣品經(jīng)拋光處理，相對(duì)密度為99％。硬度1.60GPa，拉伸強(qiáng)度428MPa。
實(shí)施例7將重量為5克，含鎢鋁合金為18％，含鎂為82％的混合粉末在機(jī)械合金化裝置中混合2小時(shí)后，放入鋼模具中400MPa壓力下成型，將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度為740℃，保溫時(shí)間5分鐘，加壓力350MPa，得到一種新型高強(qiáng)鎂合金樣品經(jīng)拋光處理，相對(duì)密度為98.6％。硬度1.53GPa，拉伸強(qiáng)度382MPa。
實(shí)施例8將重量為5克，含鎢鋁合金為20％，含鎂為80％的混合粉末在機(jī)械合金化裝置中混合2小時(shí)后，放入鋼模具中400MPa壓力下成型，將成型好的樣品用銅箔包裹后，置于馬弗爐中的兩鐵砧之間，樣品四周以葉蠟石為支撐。在氬氣條件下加溫，溫度為750℃，保溫時(shí)間5分鐘，加壓力400MPa，得到一種新型高強(qiáng)鎂合金樣品經(jīng)拋光處理，相對(duì)密度為99.3％。硬度1.80GPa，拉伸強(qiáng)度415MPa。
權(quán)利要求
1.一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，其組成重量百分比為W14Al86為3-20％，Mg為80-97％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，所述的其組成重量百分比為鎢鋁合金為3％，含鎂為97％。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，所述的其組成重量百分比為鎢鋁合金為5％，含鎂為95％。
4.如權(quán)利要求1所述的一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，所述的其組成重量百分比為含鎢鋁合金為8％，含鎂為92％。
5.如權(quán)利要求1所述的一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，其組成重量百分比為含鎢鋁合金為10％，含鎂為90％。
6.如權(quán)利要求1所述的一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，所述的其組成重量百分比為含鎢鋁合金為12％，含鎂為88％。
7.如權(quán)利要求1所述的一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，所述的其組成重量百分比為鎢鋁合金為15％，含鎂為85％。
8.如權(quán)利要求1所述的一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，所述的其組成重量百分比為鎢鋁合金為18％，含鎂為82％。
9.如權(quán)利要求1所述的一種新型高強(qiáng)鎂合金，其特征在于，所述的其組成重量百分比為鎢鋁合金為20％，含鎂為80％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型高強(qiáng)鎂合金，其組成重量百分比為W
文檔編號(hào)C22C23/00GK1924054SQ200610017200
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者馬賢鋒, 湯華國(guó), 趙偉, 蔡曙光, 趙波, 喬竹輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所