[發明專利]室溫高韌性單相固溶體鎂稀土基合金及制備方法

無效

• 申請號: 201110228615.6
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN102277521A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 彭秋明;朱鍵卓;田永君
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明涉及一種金屬材料及其制備方法，特別涉及一種鎂合金及其制備方法。

背景技術

鎂合金具有比重輕、比強度及比剛度高、阻尼性及切削加工性好、導熱性好、電磁屏蔽能力強以及減振性好和易于回收優點，滿足航空、航天、現代汽車工業對減重、節能的要求，被譽為“21世紀的綠色工程材料”。?

????目前變形鎂合金主要有鎂鋁系，鎂鋅系和鎂稀土系合金。鎂鋁系合金是最常用于變形體系，但是，這類合金具有很強的基面織構，顯著的不對稱性和相對狹窄的加工溫度范圍。由于鎂鋁合金的共晶溫度437?℃，熱加工溫度通常低于350?℃，因此，變形的速度較低，產品生產成本高。另一方面，如果選擇高的溫度（超過350?℃），共晶相溶解，導致合金熱裂和表面質量降低[K.U.?Kainer,?Magnesium?Alloys?and?Technologies,?WILEY-VCH?Verlag?GmbH,?Weiheim,?2003]。鎂鋅系因為不含鋁，其組織可通過添加Zr有效細化，然而，這類合金很容易形成鑄造微孔，軋制過程中熱裂趨勢明顯，難以焊接，因此這類合金在變形材料中的應用也很少[H.E.?Friedrich,?B.?L.Mordike,?Magnesium?Technology,?Springer?Press,?Berlin,?2006]。和上面兩種相比，鎂稀土系合金的性能更加突出，如WE43（Mg-4.1Y-2.2Nd-1HRE-0.5Zr）和WE54（Mg-5.2Y-1.7Nd-?1.7HRE-0.4Zr）合金具有很好的力學性能和熱穩定性，但是這類合金隨著稀土含量的增加，合金的價格明顯上升，更重要的是，隨著稀土含量的增加，第二相粒子的量明顯增多，合金的耐腐蝕性能急劇下降。因此，開發出新型的具有良好變形性能，優良耐腐蝕性能的合金對鎂合金的應用十分必要[F.?Czerwinski,?Magnesium?injection?molding,?Springer?press,?Bolton,?2007]。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有良好變形性能和優良耐腐蝕性能的室溫高韌性單相固溶體鎂稀土基合金及制備方法。本發明主要是通過固溶強化和細晶強化提高合金力學性能。

本發明的鎂稀土基合金的化學成分為Mg-xRE-y(Zn+Sc)-z(Ag+Zr)，其中，?x、y、z為質量百分數?（wt.%），0.5%≤x≤3.0%，0.1%≤y≤1.5%，0.01%≤z≤1.0%；RE為稀土元素，包含Gd、Y、Dy、Er、Tm和Lu的兩種或多種，并且RE中各種稀土元素的質量分數比相等；(Zn+Sc)表示Zn和Sc中的一種或兩種,?當同時添加兩種元素時，各元素的質量分數比相等；(Ag+Zr)表示Ag和Zr中的一種或兩種，當同時添加兩種元素時，各元素的質量分數比相等；余量為Mg。

上述鎂稀土基合金的制備方法：

（1）原料：質量純度99.5%的Mg錠、99.9%的Zn錠、99.99%的Ag錠、99%的Sc錠、99%的Mg-20wt.%RE中間合金和99%的Mg-33.3?wt.%Zr中間合金為原料。

（2）加料：先將上述的金屬錠和中間合金錠去除表面氧化皮，中間合金錠要先在200-400?℃充分預熱，然后按順序依次將金屬Mg錠、Zn錠、Mg-RE中間合金錠、Sc錠、Ag錠和Mg-Zr中間合金錠加入自動控溫電阻爐中，采用六氟化硫和氬氣1:19混合氣體保護，每添加一種原料，攪拌10分鐘。

（3）熔煉：熔煉溫度為680-800℃，所有原料都添加完成后，再攪拌30分鐘；在?650-770℃澆注到鋼模中，鋼模要在500-600℃下充分預熱，澆注后，在650-750℃爐中保溫30-120分鐘，然后用水冷卻至室溫，得到一種室溫高韌性單相固溶體鎂稀土基合金。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、通過添加合適合金化元素改變合金的晶格參數，消除合金的各向異性，提高合金的變形加工性能。

2、由于所有的合金化元素都以固溶態分布，從根本上消除了第二相，消除了合金微電池腐蝕作用，提高了合金的耐腐蝕性能。

3、本發明的合金由單相固溶體組成，晶粒尺寸小，室溫延展性好,室溫延伸率超過20%，力學性能和加工性能突出，耐腐蝕性能優異，在高性能變形材和生物醫用領域具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1?是本發明實施例1?Mg-0.5RE-1.5Sc-0.01Ag合金的金相組織圖。