一種鎂-鋰-鋁-釹合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎂-鋰-鋁-釹合金，按質(zhì)量計由以下組分組成：Li：8.97-9.36％；Al：3.2-3.45％；Nd：0.4-2.75％；不可避免雜質(zhì)≤0.3％；其余為鎂；該鎂合金由以下方法制得：首先按配比選取原材料并混合熔煉得合金熔體；然后水冷合金熔體得到鑄態(tài)鎂合金；接著將鑄態(tài)鎂合金升溫至250-300℃并保溫8-10小時；最后擠壓加工得成品。本發(fā)明向Mg-Li合金中加入一定量的稀土Nd，熔煉時Nd在固液界面前富集，產(chǎn)生成分過冷，抑制晶粒長大，從而細化晶粒；本發(fā)明進一步向合金中加入適量的Al，熔煉過程中Al與Nd形成高熔點、高熱穩(wěn)定性的Al2Nd和Al11Nd3化合物相，該相在熱加工過程中釘扎晶界和位錯，阻礙動態(tài)再結(jié)晶晶粒的長大，進一步細化晶粒。
【專利說明】-種鎂-裡-鋁-釹合金

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鎂合金領(lǐng)域，涉及一種新型鎂-鋰-鋁-釹合金。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金綜合性能優(yōu)異，用途廣泛，但是鎂合金呈密排六方結(jié)構(gòu)（HCP)，其室溫塑形、 強度等力學性能較差。
[0003] 為提高鎂合金的塑形，通常向鎂合金基體中加入鋰元素，金屬鋰的密度為0. 534g/ cm3,低于鎂，可以進一步降低合金的密度；而且當合金中鋰含量在5. 3-10. 7% (重量比） 時，鎂合金產(chǎn)生相變，以a-Mg和β-Li雙相形式存在。由于β-Li相為體心立方結(jié)構(gòu) (BCC)，其室溫可開動的滑移系多，塑性明顯優(yōu)于密排六方結(jié)構(gòu)（HCP)的a-Mg相，因此加入 適量的鋰后鎂合金的塑形可以得到明顯提高。
[0004] 然而，Mg-Li合金雖然密度低，塑形較好，但強度等綜合力學性能不足，在工業(yè)生 產(chǎn)及高新【技術(shù)領(lǐng)域】的應用仍然受到限制；因此，需要開發(fā)一種新型超輕、高強、高塑，鎂鋰合 金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂-鋰-鋁-釹合金。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種鎂-鋰-鋁-釹合金，按質(zhì)量計由以下組分組成：
[0008] Li ：8. 97-9. 36% ；
[0009] A1 ：3. 2-3. 45% ；
[0010] Nd ：0. 4-2. 75% ；
[0011] 不可避免雜質(zhì)彡0.3%;
[0012] 其余為鎂。
[0013] 作為本發(fā)明鎂-鋰-鋁-釹合金的優(yōu)選，該鎂合金按質(zhì)量計由以下組分組成：
[0014] Li ：9. 10-9. 15% ；
[0015] A1 ：3. 32-3. 41% ；
[0016] Nd ：0. 88-1. 36% ；
[0017] 不可避免雜質(zhì)彡0.3%;
[0018] 其余為鎂。
[0019] 作為本發(fā)明鎂-鋰-鋁-釹合金的優(yōu)選，所述鎂合金由以下方法制得：
[0020] a、按所述配比選取原材料并混合熔煉、除雜得到合金熔體；
[0021] b、水冷步驟a所得合金熔體得到鑄態(tài)鎂合金；
[0022] c、將步驟b的鑄態(tài)鎂合金升溫至250_300°C并保溫8-10小時；
[0023] d、250-300°C擠壓加工步驟c熱處理后的鎂合金得成品。
[0024] 作為本發(fā)明鎂-鋰-鋁-釹合金的優(yōu)選擠壓加工過程中擠壓桶溫度為250-300°C， 擠壓模具溫度為270-320°C，擠壓比為20-30,擠壓速度為l-2m/min。
[0025] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0026] 本發(fā)明向Mg-Li合金中加入一定量的稀土 Nd，熔煉時Nd在固液界面前富集，產(chǎn)生 成分過冷，抑制晶粒長大，從而細化晶粒；本發(fā)明進一步向合金中加入適量的A1，熔煉過程 中A1與Nd形成高熔點、高熱穩(wěn)定性的Al 2Nd和AlnNd3化合物相，該相在熱加工過程中釘扎 晶界和位錯，阻礙動態(tài)再結(jié)晶晶粒的長大，使晶粒得到進一步細化；本發(fā)明進一步將Li元 素的含量優(yōu)化為9. 10-9. 15%，此時Li元素在Mg合金中以a-Mg和β-Li雙相形式存在， 其中的β-Li相延伸率好，可塑性強，但強度低，而a-Mg相強度比β-Li相高，本發(fā)明通過 調(diào)節(jié)Li元素含量，使合金中a-Mg相成為β-Li相的強化相，同時還可以充分利用β-Li 相的高塑性；本發(fā)明的鎂合金熔煉后采用水冷的方式快速冷卻，有助于快速形核、可抑制晶 粒長大，且避免成份偏析，使得Al2Nd和Al nNd3化合物相均勻分布在晶界和晶內(nèi)，增強其位 錯釘扎效果；本發(fā)明進一步優(yōu)化了擠壓加工時的加工溫度、擠壓速度、擠壓比等加工參數(shù)， 對于獲得本發(fā)明具有優(yōu)異性能的鎂合金同樣至關(guān)重要。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行 說明：
[0028] 圖1是實施例1、2、3、4、5及對比例1的X-射線衍射圖譜；
[0029] 圖2是對比例1鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0030] 圖3是實施例1鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0031] 圖4是實施例2鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0032] 圖5是實施例3鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0033] 圖6是實施例4鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0034] 圖7是實施例5鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0035] 圖8是實施例3鎂合金鑄態(tài)微觀組織掃描電子顯微鏡照片；
[0036] 圖9是圖8中A點的化學元素 EDS能譜圖；
[0037] 圖10是對比例1鎂合金擠壓態(tài)組織金相照片；
[0038] 圖11是實施例3鎂合金擠壓態(tài)組織金相照片；
[0039] 圖12是實施例3鎂合金擠壓態(tài)拉伸斷口掃描形貌照片。

【具體實施方式】
[0040] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0041] 下述實施例將公開一種鎂-鋰-鋁-釹合金，按質(zhì)量計由以下組分組成：
[0042] Li ：8. 97-9. 36% ；
[0043] A1 ：3. 2-3. 45% ；
[0044] Nd ：0. 4-2. 75% ；
[0045] 不可避免雜質(zhì)彡0.3%;
[0046] 其余為鎂。
[0047] 特別的，該鎂合金按質(zhì)量計由以下組分組成：
[0048] Li ：9. 10-9. 15% ；
[0049] A1 ：3. 32-3. 41% ；
[0050] Nd ：0. 88-1. 36% ；
[0051] 不可避免雜質(zhì)彡0.3%;
[0052] 其余為鎂。
[0053] 實施例1 :
[0054] 本實施例制備鎂-鋰-鋁-釹合金的方法，包括以下步驟：
[0055] 第一，選取工業(yè)純鎂、工業(yè)純鋰、工業(yè)純鋁、Mg-25% Nd稀土中間合金，調(diào)整各種原 材料配比，使其與表1實施例1相符；
[0056] 第二，將真空感應爐抽真空并充入氬氣保護，用坩堝盛放除工業(yè)純鋰外的所有原 材料然后置于真空感應爐加熱融化并攪拌均勻，最后加入工業(yè)純鋰保溫使合金完全融化后 攪拌除渣；
[0057] 第三，取出盛有鎂合金熔體的坩堝水冷冷卻；
[0058] 第四，車皮加工所得合金至適合擠壓機擠壓筒尺寸并同時去除熔煉所得合金表面 氧化層；
[0059] 第五，將加工后的鎂合金隨爐升溫至250-300°C，控制升溫時間為250-300分鐘， 然后在此溫度保溫8-10小時；
[0060] 第六，將熱處理后的鎂合金在擠壓機上擠壓成棒材，擠壓加工溫度（坯料溫度）為 200-250°C，其中擠壓加工參數(shù)如表2所示；
[0061] 第七步，風冷冷卻上述擠壓加工后的鎂合金。
[0062] 實施例2 :
[0063] 本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例中各組分含量與表1中實施例2相同。
[0064] 實施例3 :
[0065] 本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例中各組分含量與表1中實施例3相同。
[0066] 實施例4 :
[0067] 本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例中各組分含量與表1中實施例4相同。
[0068] 實施例5 :
[0069] 本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例中各組分含量與表1中實施例5相同。
[0070] 對比實施例1 :
[0071] 本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例中各組分含量與表1中對比實施例1 相同。
[0072] 對比實施例2 :
[0073] 表1各實施例原材料配比
[0074]

【權(quán)利要求】
1. 一種鎂-鋰-鋁-釹合金，其特征在于，所述鎂合金按質(zhì)量計由以下組分組成： Li ：8. 97-9. 36% ； A1 ：3. 2-3. 45% ； Nd ：0. 4-2. 75% ； 不可避免雜質(zhì)< 0. 3% ; 其余為鎂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎂-鋰-鋁-釹合金，其特征在于，該鎂合金按質(zhì)量計由以下組 分組成： Li ：9. 10-9. 15% ； A1 ：3. 32-3. 41% ； Nd ：0. 88-1. 36% ； 不可避免雜質(zhì)< 0. 3% ; 其余為鎂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鎂-鋰-鋁-釹合金，其特征在于，所述鎂合金由以下方法 制得： a、 按所述配比選取原材料并混合熔煉、除雜得到合金熔體； b、 水冷步驟a所得合金熔體得到鑄態(tài)鎂合金； c、 將步驟b的鑄態(tài)鎂合金升溫至250-300°C并保溫8-10小時； d、 250-300°C擠壓加工步驟c熱處理后的鎂合金得成品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述鎂-鋰-鋁-釹合金，其特征在于：擠壓加工過程中擠壓桶溫 度為250-300°C，擠壓模具溫度為270-320°C，擠壓比為22-28,擠壓速度為l-2m/min。
【文檔編號】C22C23/00GK104152765SQ201410438446
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】彭曉東, 許天才, 謝衛(wèi)東, 姜軍偉, 魏國兵 申請人:重慶大學