一種增強(qiáng)型鎂合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)型鎂合金，按照重量百分比含量含有：Al：5.5-6.5%，Mn：2.7-3.3%，Zr：2.0-2.15%，Ta：3.2-3.8%，Bi：0.6-0.8%，Sn：4.1-4.3%，Re：0.3-0.5%，Th：0.7-0.9%，Ga：0.7-0.9%，Te：0.2-0.4%，Hf：1.2-1.4%，Eu：0.4-0.6%，Ho：0.6-0.8%，余量為Mg。本發(fā)明還提出該合金的制備方法。本合金具有良好的耐腐蝕性能及力學(xué)性能。
【專利說(shuō)明】一種增強(qiáng)型鎂合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鎂合金材料領(lǐng)域，尤其是一種增強(qiáng)型鎂合金及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 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，是以鎂為基加入 其他元素組成的合金。其特點(diǎn)是：密度小（1. 8g/cm3鎂合金左右)，比強(qiáng)度高，比彈性模量 大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。主要合 金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。它還具有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)用前景。但常規(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。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種新型增強(qiáng)鎂合金及其制作方法。
[0004] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種新型增強(qiáng)鎂合金，按照重量百分比含量含有：Y :〇. 7-0. 9%，A1 :6. 3-6. 5%，Μη : 4. 2-4. 8%, Ζη ：3. 1-3. 3%, Cr ：3. 2-4. 2%, Ca ：2. 3-2. 5%, Co ：1. 3-1. 5%, La ：1. 2-1. 4%, ff ： 0· 4-0. 6%，Mo :0· 45-0. 55%，Ni :0· 21-0. 42%，V :0· 23-0. 43%，Cu : 1. 8-2. 8%，氮化硼納米管顆 粒：18-20%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90-150 μ m。
[0005] 更進(jìn)一步的，按照重量百分比含量含有：Y :0. 7%，A1 :6. 3%，Mn :4. 2%，Zn :3. l%，Cr : 3· 2%，Ca :2. 3%，Co :1. 3%，La :1. 2%，W :0· 4%，Mo :0· 45%，Ni :0· 21%，V :0· 23%，Cu :1. 8%，氮化 硼納米管顆粒：18%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90 μ m。
[0006] 所述的新型增強(qiáng)鎂合金的制作方法，包括以下步驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg- Y中間合 金、純A1錠、純Zn、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W 中間合金、純Mo、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、純Ni、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆 粒； (2) 預(yù)熱：將氮化硼納米管顆粒700-720°C預(yù)熱3小時(shí)； (3) 熔煉：采用氣體保護(hù)氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為780-800°C，先在熔煉 爐中加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后；依次加入純A1錠、純?chǔ)Ζ?、純Mo、純Ni，待完全熔化 后；再依次加入Mg- Y中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La 中間合金、Mg-W中間合金、A1-V中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Cu中間合金，待所有原料 完全熔化后攪拌均勻；再將預(yù)熱后的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中攪拌均 勻，將攪拌摻雜后的鎂合金熔液靜置15-30分鐘； (4) 精煉：將熔煉爐清洗干凈并預(yù)熱至810?820°C再放入鎂合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊 加入耐熱鎂合金精煉劑，精煉時(shí)間為8-12分鐘，精煉完后在800?810°C保溫靜置12?14 分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為：BaC12 :11?15%;CaC03 :8?10% ;MgC12 :30-40% ; 余量為KC1 ; (5) 制坯件：將鎂合金精煉液澆鑄到預(yù)熱溫度為410-430°C的鐵模具中，澆鑄溫度為 760-780°C，制造出規(guī)格為Φ lm，長(zhǎng)度為5m的鑄件，把鑄件放在460-480°C范圍內(nèi)進(jìn)行28-30 小時(shí)固溶處理，然后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到250°C的電阻爐中人工時(shí)效45小時(shí)， 制得緩合金述件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開(kāi)坯：加熱坯料至溫度為460?480°C保溫3?6h ;進(jìn)行兩 向鍛造開(kāi)述，鍛造成厚度為l〇cm的厚板；道次壓下量為45%,每2道次鍛造后退火2. 5h,退 火溫度為460-480°C ;b.加熱軋輥至溫度為400-430°C ;c.加熱厚板至溫度為510-530°C， 保溫45-55分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成5cm薄板，乳輥速度為lm/s ; 每道次軋制壓下量為26-28%，每道次軋制后回爐退火，退火溫度為460?480°C，退火時(shí)間 為50?60分鐘； (7) 時(shí)效處理：將軋后的薄板進(jìn)行人工時(shí)效38-48h，時(shí)效溫度為280-320 °C，再在 320-340°C下進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為40-45h。
[0007] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過(guò)將氮化硼納米管添加到鎂合金中，從而得到 顆粒增強(qiáng)型鎂合金，該鎂合金具有較高的強(qiáng)度和良好的機(jī)械加工性能，對(duì)應(yīng)的鎂合金鑄件 制造工藝步驟簡(jiǎn)單，鎂合金鑄件成本低廉。本發(fā)明應(yīng)用前景良好。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 實(shí)施例1 一種新型增強(qiáng)鎂合金，按照重量百分比含量含有：Y :〇. 7%，A1 :6. 3%，Mn :4. 2%，Zn : 3. 1%, Cr ：3. 2%, Ca ：2. 3%, Co ：1. 3%, La ：1. 2%, ff ：0. 4%, Mo ：0. 45%, Ni ：0. 21%, V ：0. 23%, Cu ： 1. 8%，氮化硼納米管顆粒：18%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90 μ m。
[0009] -種新型增強(qiáng)鎂合金的制作方法，包括以下步驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg- Y中間合 金、純A1錠、純Zn、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W 中間合金、純Mo、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、純Ni、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆 粒； (2) 預(yù)熱：將氮化硼納米管顆粒700°C預(yù)熱3小時(shí)； (3) 熔煉：采用氣體保護(hù)氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為780°C，先在熔煉爐中 加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后；依次加入純A1錠、純Zn、純Mo、純Ni，待完全熔化后； 再依次加入Mg- Y中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中 間合金、Mg-W中間合金、A1-V中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Cu中間合金，待所有原料完全 熔化后攪拌均勻；再將預(yù)熱后的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中攪拌均勻， 將攪拌摻雜后的鎂合金熔液靜置15分鐘； (4) 精煉：將熔煉爐清洗干凈并預(yù)熱至810°C再放入鎂合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐 熱鎂合金精煉劑，精煉時(shí)間為8分鐘，精煉完后在800°C保溫靜置12分鐘，所述耐熱鎂合金 精煉劑的組成為：BaC12 :11% ;CaC03 :8% ;MgC12 :30% ;余量為 KC1 ; (5) 制坯件：將鎂合金精煉液澆鑄到預(yù)熱溫度為410°C的鐵模具中，澆鑄溫度為760°C， 制造出規(guī)格為Φ?πι，長(zhǎng)度為5m的鑄件，把鑄件放在460°C范圍內(nèi)進(jìn)行28小時(shí)固溶處理，然 后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到250°C的電阻爐中人工時(shí)效45小時(shí)，制得鎂合金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開(kāi)坯：加熱坯料至溫度為460°C保溫3h ;進(jìn)行兩向鍛造開(kāi) 述，鍛造成厚度為l〇cm的厚板；道次壓下量為45%,每2道次鍛造后退火2. 5h,退火溫度為 460°C;b.加熱軋輥至溫度為400°C;c.加熱厚板至溫度為510°C，保溫45分鐘后，采用多 道次小變形量的方法將厚板軋制成5cm薄板，乳輥速度為lm/s ;每道次軋制壓下量為26%， 每道次乳制后回爐退火，退火溫度為460°C,退火時(shí)間為50分鐘； (7) 時(shí)效處理：將軋后的薄板進(jìn)行人工時(shí)效38h，時(shí)效溫度為280°C，再在320°C下進(jìn)行 第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為40h。
[0010] 實(shí)施例2 : 一種新型增強(qiáng)鎂合金，按照重量百分比含量含有：Y :〇. 8%，A1 :6. 4%，Mn :4. 5%，Zn : 3. 2%, Cr ：3. 7%, Ca ：2. 4%, Co ：1. 4%, La ：1. 3%, ff ：0. 5%, Mo ：0. 5%, Ni ：0. 31%, V ：0. 33%, Cu ： 2. 3%，氮化硼納米管顆粒：19%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為120 μ m。 toon] 一種新型增強(qiáng)鎂合金的制作方法，包括以下步驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg- Y中間合 金、純A1錠、純Zn、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W 中間合金、純Mo、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、純Ni、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆 粒； (2) 預(yù)熱：將氮化硼納米管顆粒710°C預(yù)熱3小時(shí)； (3) 熔煉：采用氣體保護(hù)氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為790°C，先在熔煉爐中 加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后；依次加入純A1錠、純Zn、純Mo、純Ni，待完全熔化后； 再依次加入Mg- Y中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中 間合金、Mg-W中間合金、A1-V中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Cu中間合金，待所有原料完全 熔化后攪拌均勻；再將預(yù)熱后的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中攪拌均勻， 將攪拌摻雜后的鎂合金熔液靜置23分鐘； (4) 精煉：將熔煉爐清洗干凈并預(yù)熱至815°C再放入鎂合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐 熱鎂合金精煉劑，精煉時(shí)間為10分鐘，精煉完后在805°C保溫靜置13分鐘，所述耐熱鎂合金 精煉劑的組成為：BaC12 :13% ;CaC03 :9% ;MgC12 :35% ;余量為 KC1 ; (5) 制坯件：將鎂合金精煉液澆鑄到預(yù)熱溫度為420°C的鐵模具中，澆鑄溫度為770°C， 制造出規(guī)格為Φ?πι，長(zhǎng)度為5m的鑄件，把鑄件放在470°C范圍內(nèi)進(jìn)行29小時(shí)固溶處理，然 后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到250°C的電阻爐中人工時(shí)效45小時(shí)，制得鎂合金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開(kāi)坯：加熱坯料至溫度為470°C保溫5h ;進(jìn)行兩向鍛造開(kāi) 述，鍛造成厚度為l〇cm的厚板；道次壓下量為45%,每2道次鍛造后退火2. 5h,退火溫度為 470°C ;b.加熱軋輥至溫度為420°C ;c.加熱厚板至溫度為520°C，保溫50分鐘后，采用多 道次小變形量的方法將厚板軋制成5cm薄板，乳輥速度為lm/s ;每道次軋制壓下量為27%， 每道次乳制后回爐退火，退火溫度為470°C,退火時(shí)間為55分鐘； (7) 時(shí)效處理：將軋后的薄板進(jìn)行人工時(shí)效43h，時(shí)效溫度為300°C，再在330°C下進(jìn)行 第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為43h。
【權(quán)利要求】
1. 一種增強(qiáng)型鎂合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：A1 :5. 5-6. 5%，Μη: 2. 7-3. 3%, Zr ：2. 0-2. 15%, Ta ：3. 2-3. 8%, Bi ：0. 6-0. 8%, Sn ：4. 1-4. 3%, Re ：0. 3-0. 5%, Th ： 0· 7-0. 9%，Ga :0· 7-0. 9%，Te :0· 2-0. 4%，Hf :1. 2-1. 4%，Eu :0· 4-0. 6%，Ho :0· 6-0. 8%，余量為 Mg。
2. 如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型鎂合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：A1 : 5. 5%, Μη ：2. 7%, Zr ：2. 0%, Ta ：3. 2%, Bi ：0. 6%, Sn ：4. 1%, Re ：0. 3%, Th ：0. 7%, Ga ：0. 7%, Te ： 0· 2%，Hf :1. 2%，Eu :0· 4%，Ho :0· 6%，余量為 Mg。
3. 如權(quán)利要求1-2所述的增強(qiáng)型鎂合金的制備方法，其特征在于： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg- A1中間 合金、純A1錠、純?chǔ)?、Al- Zr中間合金、Al- Ta中間合金、Al- Bi中間合金、純Sn、Mg- Re 中間合金、純Th、Al- Ga中間合金、純Te、純Hf、Al- Eu中間合金、Al- Ho中間合金； (2) 熔煉：采用氣體保護(hù)氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為830?850°C，先在熔 煉爐中加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后，依次加入Mg- A1中間合金、純A1錠、純?chǔ)恰ⅵ?-Zr中間合金、Al- Ta中間合金，待完全熔化后，再依次加入Al- Bi中間合金、純Sn、Mg- Re 中間合金、純Th、Al- Ga中間合金、純Te、純Hf、Al- Eu中間合金、Al- Ho中間合金，待所 有原料完全熔化后攪拌均勻，靜置15-30分鐘； (3) 精煉：將熔煉爐清洗干凈并預(yù)熱至900?930°C再放入鎂合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊 加入耐熱鎂合金精煉劑，精煉時(shí)間為20?30分鐘，精煉完后在820?860°C保溫靜置30? 45分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為：BaC12 :15?30% ;CaF2 :16?18% ;MgC12 :4? 6% ;余量為KC1 ; (4) 制坯件：將鎂合金精煉液澆鑄到預(yù)熱溫度為390?405°C的鐵模具中，澆鑄溫度為 790?410°C，制造出規(guī)格為Φ0. 5m，長(zhǎng)度為2. 5m的鑄件，把鑄件放在490?510°C范圍內(nèi) 進(jìn)行20?26小時(shí)固溶處理，然后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到220°C的電阻爐中人工 時(shí)效50小時(shí)，制得鎂合金坯件； (5) 變形處理：a.高溫鍛造開(kāi)坯：加熱坯料至溫度為500?520°C保溫7?9h ;進(jìn)行兩 向鍛造開(kāi)坯，鍛造成厚度為7cm的厚板；道次壓下量為13%，每2道次鍛造后退火3. 5h，退 火溫度為500?520°C ;b.加熱軋輥至溫度為380?400°C ;c.加熱厚板至溫度為550? 570°C，保溫20?30分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成4cm薄板，乳輥速 度為0. 9m/s ;每道次乳制壓下量為16?21%，每道次乳制后回爐退火，退火溫度為500? 520°C，退火時(shí)間為1?2h ; (6) 時(shí)效處理：將軋后的薄板進(jìn)行人工時(shí)效37?39h，時(shí)效溫度為330?340°C，再在 310?315°C下進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為37?39h。
【文檔編號(hào)】C22C23/02GK104087802SQ201410358109
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】楊攀 申請(qǐng)人:楊攀