[發(fā)明專利]一種Sn、Si復(fù)合強化的新型耐熱鎂合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210334273.0
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN102888544A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐春杰;屠濤;余玲;張忠明
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料及冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種合金，尤其涉及一種Sn、Si復(fù)合強化的新型耐熱鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂及鎂合金作為目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其較高的比強度、比剛度，良好的抗磁干擾性，高的電負(fù)性和導(dǎo)熱性，成為21世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ慕饘俨牧现唬粡V泛用于航空航天、現(xiàn)代汽車、便攜電子產(chǎn)品等行業(yè)。目前，AZ和AM兩個Mg-Al系鎂合金被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)，其中最具代表性的AZ91D鎂合金因其具有較高的室溫強度，良好的鑄造工藝性能和切削加工性及優(yōu)良的耐蝕性和成本低等優(yōu)點，成為目前使用最廣泛的商業(yè)鑄造鎂合金。但是，對于Mg-Al系鎂合金來說當(dāng)服役溫度超過120℃以后，合金組織中的主要的強化相β-Mg_l7Al₁₂開始軟化，不能起到釘扎晶界和抑制高溫晶界區(qū)轉(zhuǎn)動的作用，使得合金強度和抗蠕變性能大幅度下降。因而難以作為高溫環(huán)境下長期使用的部件，大大限制了其使用范圍。因此，進一步提高鎂合金的高溫性能成為鎂合金領(lǐng)域的重要研究方向。

目前，耐熱鎂合金的研究和開發(fā)主要集中在鎂-鋁系、鎂-鋅系和鎂-稀土系合金，并且通過添加合金元素、熱處理工藝以及鎂基復(fù)合強化和快速凝固、粉末冶金法等手段進行強化，以提高鎂合金的室溫和高溫性能。對于鎂-鋁系合金而言，通過向合金中添加Si、Ca、Sb、RE等元素中的一種或多種，通過在晶界析出細(xì)小而彌散的析出相，以阻止晶界滑移提高其耐熱性能或形成高熔點相，使其熱穩(wěn)定性更高。如王建利公開的專利《高強韌耐熱Mg-Al-RE-Mn變形鎂合金及其板材的制備方法》（申請?zhí)枺?01010616893.4，公開號：CN102051509A，公開日：2011.5.11）和劉子利公開的專利《高強韌耐熱耐蝕稀土鎂合金及其制備方法》（申請?zhí)枺?01110044827.9，公開號：CN1021276699A，公開日：2011.7.20）都能夠有效地提高合金的耐熱性能。但是，合金組織中依然存在大量的β-Mg_l7Al₁₂相，使得合金中高溫強化相的作用減弱，合金的高溫性能不能有效提高。另外，由于昂貴的稀土元素的使用提高了合金的成本，不利于實際推廣應(yīng)用。第三，由于鋁元素的存在，會形成含鋁—稀土脆性相，這對于合金的綜合性能的提高不利。對于Mg-Zn系合金，通過加入稀土元素生能夠于基體形成δ(Mg)和鋅-稀土化合物的共晶體，細(xì)小的含稀土的高溫相能夠有效提高合金的強度和高溫性能。如周天承公開的專利《耐熱鎂合金及其制備方法》（申請?zhí)枺?01010209256.5，公開號：CN101880806A，公開日：2010.11.10），雖然也能獲得較高的高溫性能，但是對于Mg-Zn系合金來說，Mg-Zn共晶溫度只有為437℃，并且Mg₇Zn₃作為亞穩(wěn)相分布在晶界，對合金的力學(xué)性影響較大，但亞穩(wěn)相Mg₇Zn₃易分解成穩(wěn)定相MgZn。因此，合金耐熱性能的提高受到限制。而鎂-稀土系合金為基礎(chǔ)制備高溫性能優(yōu)異的鎂合金占居多。何上明公開的專利《高強度耐熱鎂合金及其制備方法》（申請?zhí)枺?00510025251.6，公開號：CN1676646A，公開日：2005.10.5）其制備的高強度耐熱鎂合金中稀土的含量為6-15%Gd、1-6%Y，合金的強度和高溫性能優(yōu)異。李大全公開的專利《高強度耐熱鎂合金及其制備方法》（申請?zhí)枺?00610024085.2，公開號：CN1814837A，公開日：2006.8.9）制備的高強耐熱鎂合金中稀土元素Y的含量為12%（Wt.%），該合金的室溫抗拉強度為365MPa，200℃的抗拉強度為331MPa，250℃的抗拉強度為312MPa。董麗君等人（董麗君,吳安如,王克龍,賀佳,蔣斌.Mg-11.8Gd-2.8Y-0.44Zr耐熱鎂合金熱壓縮變形行為研究.特種鑄造及有色合金,2010,30(10):955-957）制備的Mg-11.8Gd-2.8Y-0.44Zr合金也具有較高的高溫蠕變性能。不難看出，上述公開的專利和文獻中所制備的高溫耐熱鎂合金中添加大量的稀土元素，而稀土元素不僅價格昂貴，而且比重大，將稀土元素作為主加元素制備耐熱鎂合金將導(dǎo)致材料成本大幅提高，不利于獲得廉價的具有高溫力學(xué)性能的鎂合金的生產(chǎn)和推廣。