[發(fā)明專利]一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210346060.X
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN103074528A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡志;閆洪;饒遠(yuǎn)生
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的方法

背景技術(shù)

鎂合金是目前可應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼減振性能優(yōu)異、導(dǎo)熱性好、易回收等優(yōu)點，在航空航天、汽車制造、家電儀表、電子通訊、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。由于鎂合金的耐熱性能差、蠕變強(qiáng)度低等缺點，在一定程度上也限制了鎂合金的進(jìn)一步應(yīng)用。當(dāng)使用溫度或環(huán)境溫度升高時，鎂合金的強(qiáng)度和抗蠕變性能大幅度下降，使其難以作為關(guān)鍵零件（如發(fā)動機(jī)中的零部件）材料在航空、航大、汽車等工業(yè)中更廣泛地應(yīng)用。因此，耐熱變形鎂合金的研究與開發(fā)已成為世界鎂工業(yè)發(fā)展中的重要方向之一。

國際上耐熱鎂合金的研究始于20世紀(jì)中期，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，耐熱鎂合金的設(shè)計理論逐漸完善，形成了以通過添加稀土、堿土、Si以及其他元素進(jìn)行合金化和形成熱穩(wěn)定性高的強(qiáng)化相來提高鎂合金耐熱性能的設(shè)計思想。稀土被普遍認(rèn)為是提高鎂合金耐熱性能最直接和最有效的合金元素，其中，Sm與鎂的原子尺寸接近，在鎂中的固溶度（最大為5.8%）?比La、Ce、Pr、Nd大，可實現(xiàn)固溶強(qiáng)化等強(qiáng)化作用，從而提高鎂合金的耐熱性能。因而，稀土元素Sm在耐熱鎂合金中的顯著作用逐漸引起了眾多研究者的重視。

研究發(fā)現(xiàn)：Al₂Sm金屬間化合物可有效提高鎂合金的室溫與高溫性能，但稀土元素Sm含量達(dá)到1-2wt%后，Al₂Sm相的數(shù)量逐漸增多、尺寸不斷長大并趨于偏聚，使得鎂合金的抗高溫蠕變性能下降。超聲原位合成法是一種最近發(fā)展起來制備高性能材料的新方法，其原理是利用不同元素或化學(xué)物之間在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而在金屬基體內(nèi)生成一種或幾種陶瓷相或顆?；蚪饘匍g化合物，并在高能超聲的聲空化效應(yīng)和聲流效應(yīng)作用下，顯著改善與細(xì)化增強(qiáng)顆粒的形貌與尺寸，提高增強(qiáng)顆粒在熔體中均勻分散性，以達(dá)到改善合金性能的目的。

超聲原位在含Sm的耐熱鎂合金中的應(yīng)用，能有效的細(xì)化原位生成的強(qiáng)化相并促進(jìn)其均勻分散，有望進(jìn)一步提高鎂合金的抗高溫蠕變性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的方法，其特征制備方法為：將鎂合金錠放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，在溫度750℃～780℃時，將Mg-Sm中間合金加入到熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800～1200W的條件下，超聲10～15min；將熔體溫度降至670℃～680℃，繼續(xù)超聲8～10min，澆鑄取樣。

本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，將鎂合金錠放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，在溫度750℃～780℃時，將Mg-Sm中間合金加入到熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800～1200W的條件下，超聲10～15min；將熔體溫度降至670℃～680℃，繼續(xù)超聲8～10min，澆鑄取樣。其中鎂合金成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：Al：5.9-10.2%，Mn：0.4-0.8%，稀土元素Sm占權(quán)利要求1所制備的稀土耐熱鎂合金總重量的：2.0-5.0%。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：采用本發(fā)明得到的稀土耐熱鎂合金組織中晶粒細(xì)小，生成的Al₂Sm顆粒尺寸細(xì)小且分布均勻，而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的耐熱鎂合金顯微組織。

圖2為本發(fā)明制備的耐熱鎂合金中Al₂Sm的分布情況。

具體實施方式

超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金：?

實施實例1：將鎂合金錠放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，在溫度為750℃時，將用鋁箔紙包覆的Mg-15%Sm（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）中間合金加入到熔體中（其中Sm占最終稀土耐熱鎂合金總重量的3%），再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為1000W的條件下，超聲10min；將熔體溫度降至680℃，繼續(xù)超聲8min，澆鑄取樣。

實施實例2：將鎂合金錠放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，在溫度為780℃時，將用鋁箔紙包覆的Mg-40%Sm（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）中間合金加入到熔體中（其中Sm占最終稀土耐熱鎂合金總重量的2%），再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800W的條件下，超聲15min；將熔體溫度降至670℃，繼續(xù)超聲10min，澆鑄取樣。