[發(fā)明專利]一種含Gd的鑄造鎂合金及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210034372.7
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102560211A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王錦程;呂文泉;李俊杰;王志軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/06
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含Gd鑄造Mg-Zn-Y-Zr合金的制備方法及其熱處理工藝，屬于材料制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎂合金是目前工業(yè)應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，由于其具有比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼性好、易于切削加工，電磁屏蔽能力強(qiáng)、易回收、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，目前已逐漸成為最有競爭力的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，在通訊電子、汽車、航空航天等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。Mg-Zn-Y-Zr合金是近年來新發(fā)展起來的一種新型高強(qiáng)度鎂合金，其主要強(qiáng)化機(jī)制是通過合金在凝固過程中形成二十面體準(zhǔn)晶相Mg₃Zn₆Y₁來達(dá)到強(qiáng)化目的。稀土元素Y是形成準(zhǔn)晶I相必不可少的合金元素，此外，稀土元素Y還可顯著提高合金的燃點(diǎn)及增強(qiáng)熔煉過程中合金液的流動性，但由于Y在Mg中的最大固溶度僅為3.4wt.％，其強(qiáng)化作用非常有限。稀土元素Gd與Mg具有相同的密排六方晶體結(jié)構(gòu)，且Gd在鎂合金中的最大固溶度可達(dá)14.12wt.％，故Gd是Mg合金中非常有效的固溶強(qiáng)化元素，且添加適量稀土元素Gd可顯著細(xì)化晶粒。目前，對Mg-Zn-Y-Gd合金的研究和應(yīng)用主要集中在稀土元素Y、Gd總含量大于10wt.％的范圍內(nèi)，但是隨著稀土價格的迅猛上漲，使Mg-Zn-Y-Gd合金的成本迅速提高，嚴(yán)重限制了該合金系的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的成本高的不足，本發(fā)明提出了一種含Gd的鑄造鎂合金及其制備方法。

本發(fā)明提出的含Gd的鑄造鎂合金由純Zn、Mg-25wt.％Y中間合金、Mg-30wt.％Zr中間合金、Mg-25wt.％Gd中間合金和工業(yè)純Mg組成，并且Zn、Y、Zr和Gd的重量百分比分別為6wt.％、1wt.％、0.6wt.％、0.5～1.0wt.％，余量為Mg。

本發(fā)明還提出了一種制備所述含Gd的鑄造鎂合金的方法，包括以下步驟：

步驟1：開爐預(yù)熱；將塊狀純Zn、Mg-25wt.％Y中間合金、Mg-30wt.％Zr中間合金、Mg-25wt.％Gd中間合金和工業(yè)純Mg按重量百分比稱量；將稱量好的純Zn、Mg-25wt.％Y中間合金、Mg-30wt.％Zr中間合金、Mg-25wt.％Gd中間合金和工業(yè)純Mg預(yù)熱至250℃～300℃，并保溫0.5～1.5h；將成形用的模具預(yù)熱至300℃；將坩堝預(yù)熱至350℃后取出，在坩堝內(nèi)壁刷鎂合金熔煉坩堝涂料；所述的鎂合金熔煉坩堝涂料是用20wt.％白堊粉、4wt.％水玻璃和余量為水混合而成；將涂刷有涂料的坩堝放入熔煉爐中加溫至700℃～740℃。

步驟2：制備Mg-Zn-Y-Gd合金金屬液；待坩堝溫度升至740℃時加入經(jīng)過預(yù)熱的純Mg，并開始通入C0₂+0.5vol％SF₆混合保護(hù)氣；當(dāng)Mg錠完全熔化且熔煉爐的溫度回升至750℃時，依次連續(xù)加入經(jīng)過預(yù)熱的純Zn錠、Mg-25wt.％Y中間合金及Mg-25wt.％Gd中間合金，并熔化純Zn錠、Mg-25wt.％Y中間合金及Mg-25wt.％Gd中間合金；在加入過程中對依次加入了純Zn錠、Mg-25wt.％Y中間合金及Mg-25wt.％Gd中間合金的合金液進(jìn)行攪拌，得到Mg-Zn-Y-Gd合金金屬液；對得到的Mg-Zn-Y-Gd合金金屬液繼續(xù)升溫，當(dāng)金屬液溫度穩(wěn)定在750℃時再次對其進(jìn)行攪拌，使合金成分均勻；在熔煉合金的過程中，CO₂+0.5vol％SF₆混合保護(hù)氣的壓力為5MPa。

步驟3：制備Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金屬液；對得到的Mg-Zn-Y-Gd合金金屬液升溫至760℃～800℃，在所述Mg-Zn-Y-Gd合金金屬液中加入Mg-30wt.％Zr中間合金，攪拌3min使Zr充分溶解，得到Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金屬液。

步驟4：精煉；所述的精煉包括一次精煉或二次精煉，具體精煉過程是：

一次精煉：對得到Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金屬液降溫至740℃～760℃；在Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金屬液中加入該Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金屬液總重量0.5wt.％的C₂Cl₆精煉劑并攪拌；精煉時間為3min；精煉后刮渣處理；靜置5min后通入經(jīng)充分干燥的Ar氣吹洗4min；吹洗用Ar氣的壓力為2～3MPa；吹洗的同時刮渣處理，得到精煉后的Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金屬液；