[發明專利]平衡優化的二元增強阻尼鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 200810050372.X
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN101240391A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 王立民;孟凡巖;吳耀明;王立東;楊潔;畢廣利
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/02
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及一種平衡優化的二元增強阻尼鎂合金及其制備方法，特別是涉及用化學性質類似性的輕稀土La、Ce、Pr和Nd與金屬鋅為優化元素和強化元素，平衡剛度、阻尼性、強度和韌性的阻尼鎂基合金和制備方法。

背景技術

具有良好的剛度、在寬頻段、寬的應變振幅和寬溫度區間內有較好阻尼性、較高強度、足夠耐高溫和抗蠕變、合適韌性和價格、利于防腐處理和熱加工的阻尼鎂基合金有著強烈的市場需求。金屬鎂由于自身存在理想滑移面和滑移系，為位錯型阻尼合金的首選原料之一，特別是金屬鎂具有輕量化特點，更成為減重或節能減排等應用場合不可替代的金屬材料。

但是，金屬鎂阻尼好和輕量化等優點之外更多不足表現在易腐蝕、耐高溫和抗蠕變差，用于指定器件時強度和剛度達不到要求。顯然，任何阻尼合金在實際應用場合必須滿足結構-功能一體化要求。選擇增強元素、通過平衡剛度、阻尼性、強度、耐高溫、抗蠕變、價格、防腐后處理和熱加工等實際需求要素之間關系，成為設計并優化具有結構-功能一體化性質的阻尼鎂基合金的研究和開發的切入點。

到目前為止，選擇增強元素的品種或多元增強元素用于平衡剛度、阻尼性、強度等上述實際需求要素之間關系是十分困難的。表現在從1958年至今，各國大量應用的仍為Weissman發明的Mg-0.6Zr和在其基礎上改良獲得KISI合金；該類阻尼合金，屬于用Zr一元增強和用Zr平衡優化的阻尼鎂合金，即選擇增強元素品種的數量為一種(一元增強)，到今天其研究和改良仍在繼續(物理學進展，2006年，26卷，3、4期，P419-422)。

2007年1月，中國專利局公開了題為“高強韌高阻尼變形鎂合金及其制備方法”的200610010326.8號專利，該發明對于Mg-0.58Zr-0.2Cu-0.1Mn、Mg-3.2Cu-0.8Mn-0.2Ce和Mg-3.4Si-0.3Cu三個合金體系，通過多向鍛造、ECAP或MDF強烈塑性變形或常規熱擠壓等手段，獲得具有很好強度、剛度和阻尼系數Q^-1為0.013-0.023范圍的阻尼鎂合金。該發明略顯不足的地方為：由于Cu的腐蝕電位偏正而與基體Mg構成腐蝕的微電池，Cu的添加可成為合金的腐蝕源，。該發明原理與本發明相似的地方表現在：添加細化晶粒元素，提高合金力學性能的同時注意平衡減少位錯弱釘扎點的數量等問題。但該發明向純鎂中添加固溶度小的銅和硅等合金化元素的設計與本發明添加稀土和鋅的設計本質上不同，不構成對本發明新穎性的限制。

2007年9月，中國專利局對題為“Mg₂Si/Mg-9Al-Y高阻尼復合材料的制備方法”的200510110427.8號的專利授權。該發明使組成為Mg-1wt％Si-0.6wt％Y-0.3wt％RE-0.5wt％Sb、Mg-2wt％Si-0.7wt％Y-0.3wt％RE-0.5wt％Sb和Mg-3wt％Si-0.8wt％Y-0.3wt％RE-0.5wt％Sb三個體系的室溫阻尼系數tanδ最大值分別達到0.037、0.053和0.068，與對照合金AZ91阻尼系數tanδ的0.025平均提高一倍。并且在150℃下抗拉強度比AZ91合金平均提高20％。該發明優點在于：在平衡剛度、阻尼性和寬溫度區性三要素方面獲得較好的優化結果，但相對缺陷在于韌性和抗晶界腐蝕方面平衡優化較差，由于Mg₂Si在晶界上以粗大漢字狀存在、大幅度提高剛度、耐溫等級和晶界阻尼效果同時，難以克服的負面效應為高脆性和低抗晶界腐蝕性；正如該發明題目定義該材料為“復合材料”，而不定義為合金，由于合金通常來說韌性不能趨于零。與此類似的發明還有：

2007年5月中國專利局授權的題為“鍍銅石墨顆粒增強鎂基復合材料”的200510024792.7號的專利、2007年1月授權的題為“鈦顆粒增強鎂基復合材料的制備方法”的200510027718.0號的專利和題為“鍍銅碳化硅顆粒增強鎂基復合材料”的200510024930.1號的專利。這些定義為“復合材料”、而不定義為合金的發明顯然在設計和用途等多方面與本發明顯著不同；不構成對本發明新穎性限制。