專利名稱：耐熱鎂合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金作為最輕質(zhì)的商用金屬工程結(jié)構(gòu)材料，具有較高的比強(qiáng)度和比剛度、阻尼吸震降噪性能優(yōu)越、易于回收利用等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色結(jié)構(gòu)材料”，但鎂合金的高溫性能較差卻限制了其的應(yīng)用。對Mg進(jìn)行Si合金化，利用生成的Mg2Si作為強(qiáng)化相是提高鎂合金高溫性能的有效手段，其中控制和改善Mg2Si相的形態(tài)、尺寸和分布對于提高M(jìn)g2Si相的強(qiáng)化效果甚為關(guān)鍵。Sr可變質(zhì)鎂合金中Mg2Si等第二相，還可細(xì)化鎂合金晶粒，可與Mg形成熱穩(wěn)定性高的耐熱強(qiáng)化相。在含Sr鎂合金研發(fā)方面，Mg-Al-Sr耐熱鎂合金已得到商業(yè)應(yīng)用。 對于在高溫條件下使用的鎂合金構(gòu)件，如果其熱導(dǎo)率較低，散熱性能較差，構(gòu)件會(huì)發(fā)生熱變形，會(huì)顯著降低合金的使用性能。商業(yè)化的Mg-Al-Sr合金由于含有Al，熱導(dǎo)率較低。目前開發(fā)的耐熱鎂合金很少兼顧合金的熱導(dǎo)率，這影響了其耐熱性能的充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鎂合金高溫性能差的技術(shù)問題，提供了一種耐熱鎂合金及其制備方法。本發(fā)明耐熱鎂合金按質(zhì)量百分含量由0. I 5%的Sr、l 20%的Si、0. I 2%的Ca和余量的Mg組成。上述耐熱鎂合金的制備方法如下一、按照Sr的質(zhì)量百分含量為0. I 5%、Si的質(zhì)量百分含量為I % 20%、Ca的質(zhì)量百分含量為0. I 2%和余量為Mg的比例稱取純鎂錠、Ca、Mg-Si中間合金和Mg-Sr中間合金；二、將純鎂錠放入熔煉爐內(nèi)的坩堝中，放入RJ5溶劑，加熱到720V 780°C，純鎂錠開始熔化時(shí)，通入CO2與SF6的混合氣體，至純鎂錠完全熔化，保持720°C 780°C的溫度10 20分鐘，得到鎂液；三、在720°C 740°C的條件下，向鎂液中加入Ca和Mg-Si中間合金，充分熔化后，攪拌3 7分鐘，靜置10 15分鐘，得到熔液A ；四、在740°C 780°C的條件下，向熔液A中加入Mg-Sr中間合金，充分熔化后，攪拌3 5分鐘，靜置10分鐘，得到熔液B ；五、在700 V 740 °C、保護(hù)氣保護(hù)的條件下，將熔液B澆注到預(yù)熱至450 V 500°C的模具中，即得耐熱鎂合金；步驟二中RJ5溶劑的加入量為耐熱鎂合金質(zhì)量的I %。步驟一中所述的CO2與SF6的混合氣體中CO2與SF6的體積比是40 I。
步驟一中所述的Mg-Si中間合金中Si的質(zhì)量百分含量為10%。步驟一中所述的Mg-Sr中間合金中Sr的質(zhì)量百分含量為20%。步驟五中所述保護(hù)氣是CO2與SF6的混合氣體，CO2與SF6的混合氣體中CO2與SF6的體積比為40 I。本發(fā)明通過加入Ca，Si元素，形成Mg2Ca, Mg2Si第二相，提高鎂合金在高溫時(shí)的力學(xué)性能，改善其耐熱性。本發(fā)明通過加入Sr元素，使粗大的塊狀或骨骼狀第二相趨于彌散分布，起到改善第二相尺寸和分布的作用，進(jìn)一步提高材料的高溫性能和導(dǎo)熱性能。本發(fā)明制備得到的耐熱鎂合金在350°C進(jìn)行擠壓(擠壓比為12 1)，擠壓后本發(fā)明制得的耐熱鎂合金的室溫?zé)釋?dǎo)率為121W. (m . Kr1 125W. (m. K)—1，150°C的屈服強(qiáng)度為120MPa 150MPa，抗拉強(qiáng)度為 200MPa 230MPa。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中耐熱鎂合金按質(zhì)量百分含量由0. I 5%的Sr、I 20%的Si、0. I 2%的Ca和余量的Mg組成。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是耐熱鎂合金按質(zhì)量百分含量由I 4%的Sr、2 18%的Si、I I. 5%的Ca和余量的Mg組成。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是耐熱鎂合金按質(zhì)量百分含量由2%的Sr、15%的Si、I. 2%的Ca和余量的Mg組成。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式中耐熱鎂合金的制備方法如下一、按照Sr的質(zhì)量百分含量為0. I 5%、Si的質(zhì)量百分含量為
的質(zhì)量百分含量為0. I 2%和余量為Mg的比例稱取純鎂錠、Ca、Mg-Si中間合金和Mg-Sr中間合金；二、將純鎂錠放入熔煉爐內(nèi)的坩堝中，放入RJ5溶劑，加熱到720 V 780°C，純鎂錠開始熔化時(shí)，通入CO2與SF6的混合氣體，至純鎂錠完全熔化，保持720°C 780°C的溫度10 20分鐘，得到鎂液；三、在720°C 740°C的條件下，向鎂液中加入Ca和Mg-Si中間合金，充分熔化后，攪拌3 7分鐘，靜置10 15分鐘，得到熔液A ；四、在740°C 780°C的條件下，向熔液A中加入Mg-Sr中間合金，充分熔化后，攪拌3 5分鐘，靜置10分鐘，得到熔液B ；五、在700°C 740 °C、保護(hù)氣保護(hù)的條件下，將熔液B澆注到預(yù)熱至450 V 500°C的模具中，即得耐熱鎂合金；步驟二中RJ5溶劑的加入量為耐熱鎂合金質(zhì)量的I %。本實(shí)施方式步驟二中所述RJ5溶劑由洛陽市興隆化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟一中所述的CO2與SFf^A混合氣體中CO2與SF6的體積比是40 I。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四或五不同的是步驟一中所述的Mg-Si中間合金中Si的質(zhì)量百分含量為10%。其它與具體實(shí)施方式
四或五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四至六之一不同的是步驟一中所述的Mg-Sr中間合金中Sr的質(zhì)量百分含量為20%。其它與具體實(shí)施方式
四至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四至七之一不同的是步驟五中所述保護(hù)氣是CO2與SF6的混合氣體，CO2與SF6的混合氣體中CO2與SF6的體積比為40 I。其它與具體實(shí)施方式
四至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四至八之一不同的是步驟ニ中保持750°C的溫度15分鐘，得到鎂液。其它與具體實(shí)施方式
四至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四至九之一不同的是步驟五中在730°C、保護(hù)氣保護(hù)的條件下，將熔液B澆注到預(yù)熱至480°C的模具中。其它與具體實(shí)施方式
四至九之一相同。采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果實(shí)驗(yàn)ー耐熱鎂合金的制備方法如下一、將IIOOg純鎂錠放入熔煉爐內(nèi)的坩堝中，放入IOg RJ5溶劑，加熱到740°C，純鎂錠開始熔化吋，通入CO2與SF6的混合氣體，至純鎂錠完全熔化，保持740°C的溫度10分鐘，得到鎂液；ニ、在740°C的條件下，向鎂液中加入13g Ca和650g Mg-Si中間合金，充分熔化后，攪拌5分鐘，靜置10分鐘，得到熔液A ;三、在740°C的條件下，向熔液A中加入98g Mg-Sr中間合金，充分熔化后，攪拌5分鐘，靜置10分鐘，得到熔液B;四、在740°C、保護(hù)氣保護(hù)的條件下，將熔液B澆注到預(yù)熱至470°C的模具中，即得耐熱鎂合金。實(shí)驗(yàn)ー制備得到的耐熱鎂合金中Si的質(zhì)量含量為3. 4%, Sr的質(zhì)量含量為O. 9%,Ca的質(zhì)量含量為O. 6%，余量為Mg。將實(shí)驗(yàn)一制備得到的耐熱鎂合金在350°C進(jìn)行擠壓，擠壓比為12 1，擠壓后本實(shí)驗(yàn)制得的耐熱鎂合金的室溫?zé)釋?dǎo)率為125W. (!!!.KrSlSirC的屈服強(qiáng)度為120MPa，抗拉強(qiáng)度為 200MPa。實(shí)驗(yàn)ニ耐熱鎂合金的制備方法如下一、將1300g純鎂錠放入熔煉爐內(nèi)的坩堝中，放入12g RJ5溶劑，加熱到740°C，純鎂錠開始熔化吋，通入CO2與SF6的混合氣體，至純鎂錠完全熔化，保持740°C的溫度10分鐘，得到鎂液；ニ、在740°C的條件下，向鎂液中加入35g Ca和1504g Mg-Si中間合金，充分熔化后，攪拌5分鐘，靜置10分鐘，得到熔液A ；三、在740°C的條件下，向熔液A中加入320g Mg-Sr中間合金，充分熔化后，攪拌5分鐘，靜置10分鐘，得到熔液B;四、在740°C、保護(hù)氣保護(hù)的條件下，將熔液B澆注到預(yù)熱至470°C的模具中，即得耐熱鎂合金。實(shí)驗(yàn)ニ制備得到的耐熱鎂合金中Si的質(zhì)量含量為5. 1%，Sr的質(zhì)量含量為1.9%，Ca的質(zhì)量含量為1.1%，余量為Mg。將實(shí)驗(yàn)ニ制備得到的耐熱鎂合金在350°C進(jìn)行擠壓，擠壓比為12 1，擠壓后本實(shí)驗(yàn)制得的耐熱鎂合金的室溫?zé)釋?dǎo)率為121W.的屈服強(qiáng)度為150MPa，抗拉強(qiáng)度 為 230MPa。
權(quán)利要求
1.耐熱鎂合金，其特征在于耐熱鎂合金按質(zhì)量百分含量由o.I 5%的Sr、I 20%的Si、0. I 2%的Ca和余量的Mg組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述耐熱鎂合金，其特征在于耐熱鎂合金按質(zhì)量百分含量由I 4%的Sr、2 18%的Si、I I. 5%的Ca和余量的Mg組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述耐熱鎂合金，其特征在于耐熱鎂合金按質(zhì)量百分含量由2%的Sr、15%的Si、I. 2%的Ca和余量的Mg組成。
4.權(quán)利要求I所述耐熱鎂合金的制備方法，其特征在于耐熱鎂合金的制備方法如下 一、按照Sr的質(zhì)量百分含量為0.I 5%、Si的質(zhì)量百分含量為I % 20%、Ca的質(zhì)量百分含量為0. I 2%和余量為Mg的比例稱取純鎂錠、Ca、Mg-Si中間合金和Mg-Sr中間合金； 二、將純鎂錠放入熔煉爐內(nèi)的坩堝中，放入RJ5溶劑，加熱到720°C 780°C，純鎂錠開始熔化時(shí)，通入CO2與SF6的混合氣體，至純鎂錠完全熔化，保持720V 780 V的溫度10 20分鐘，得到鎂液； 三、在720°C 740V的條件下，向鎂液中加入Ca和Mg-Si中間合金，充分熔化后，攪拌3 7分鐘，靜置10 15分鐘，得到熔液A ； 四、在740°C 780°C的條件下，向熔液A中加入Mg-Sr中間合金，充分熔化后，攪拌3 5分鐘，靜置10分鐘，得到熔液B ； 五、在700°C 740°C、保護(hù)氣保護(hù)的條件下，將熔液B澆注到預(yù)熱至450°C 500°C的模具中，即得耐熱鎂合金；步驟二中RJ5溶劑的加入量為耐熱鎂合金質(zhì)量的I %。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述耐熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟一中所述的CO2與SF6的混合氣體中CO2與SF6的體積比是40 I。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述耐熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟一中所述的Mg-Si中間合金中Si的質(zhì)量百分含量為10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述耐熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟一中所述的Mg-Sr中間合金中Sr的質(zhì)量百分含量為20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述耐熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟五中所述保護(hù)氣是CO2與SF6的混合氣體，CO2與SF6的混合氣體中CO2與SF6的體積比為40 I。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6、7或8所述耐熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟二中保持750°C的溫度15分鐘，得到鎂液。
10.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6、7或8所述耐熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟五中在730°C、保護(hù)氣保護(hù)的條件下，將熔液B澆注到預(yù)熱至480°C的模具中。
全文摘要
耐熱鎂合金及其制備方法，它涉及一種鎂合金及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有鎂合金高溫性能差的技術(shù)問題。本發(fā)明耐熱鎂合金由Sr、Si、Ca和余量的Mg組成。制備方法如下一、制備鎂液；二、制備熔液A；三、制備熔液B；四、在700℃～740℃、保護(hù)氣保護(hù)的條件下，將熔液B澆注到模具中，即得耐熱鎂合金。本發(fā)明通過加入Ca，Si元素，形成Mg2Ca，Mg2Si第二相，提高鎂合金在高溫時(shí)的力學(xué)性能，改善其耐熱性。本發(fā)明通過加入Sr元素，使粗大的塊狀或骨骼狀第二相趨于彌散分布，起到改善第二相尺寸和分布的作用，進(jìn)一步提高材料的高溫性能和導(dǎo)熱性能。
文檔編號C22C23/00GK102676895SQ20121016802
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者喬曉光, 吳昆 , 應(yīng)韜, 王曉軍, 胡小石, 鄭明毅 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)