[發(fā)明專(zhuān)利]一種耐熱稀土鎂合金及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310011314.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103074531A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李全安;付三玲;張清;陳君;劉文健;陳志;宋曉杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C23/06
• 分類(lèi)號(hào): C22C23/06;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛(ài)周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐熱稀土鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車(chē)上應(yīng)用日益增多。汽車(chē)每減重100Kg，每百公里節(jié)油0.5L，同時(shí)減少尾氣排放，因此進(jìn)行鎂合金的研究開(kāi)發(fā)對(duì)于節(jié)約能源、抑制環(huán)境污染有著重要意義。但是，鎂合金的強(qiáng)度和耐熱性不佳嚴(yán)重阻礙其在航空航天、軍工、汽車(chē)及其它行業(yè)中的應(yīng)用，因此提高鎂合金的強(qiáng)度和耐熱性是發(fā)展鎂合金材料的重要課題。

現(xiàn)有的耐熱鎂合金主要從限制位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)化晶界入手，通過(guò)適當(dāng)?shù)暮辖鸹ㄟ^(guò)引入熱穩(wěn)定性高的第二相、降低元素在鎂基體中的擴(kuò)散速率或者改善晶界結(jié)構(gòu)狀態(tài)和組織形態(tài)等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)提高鎂合金高溫強(qiáng)度和高溫蠕變抗力的目的。目前，在所有合金元素中，稀土（RE）是提高鎂合金耐熱性能最有效的合金元素，稀土元素在鎂合金中除了具有除氣、除雜、提高鑄造流動(dòng)性、耐蝕性能的功能以外，大部分稀土元素在鎂中具有較大的固溶度極限；并且隨溫度下降，固溶度急劇減少，可以得到較大的過(guò)飽和度，從而在隨后的時(shí)效過(guò)程中析出彌散的、高熔點(diǎn)的稀土化合物相；稀土元素還可以細(xì)化晶粒、提高室溫強(qiáng)度，而且分布在晶內(nèi)和晶界（主要是晶界）的彌散的、高熔點(diǎn)稀土化合物，在高溫時(shí)仍能釘扎晶內(nèi)位錯(cuò)和晶界滑移，從而提高了鎂合金的高溫強(qiáng)度，同時(shí)稀土（RE）元素在鎂基體中的擴(kuò)散速率較慢，這使得Mg-RE合金適于在較高溫度環(huán)境下長(zhǎng)期工作。Mg-RE（如Mg-Gd系）合金是重要的耐熱合金系，具有較高的高溫強(qiáng)度和優(yōu)良的蠕變性能。目前于200～250℃條件下長(zhǎng)期工作的鎂合金零部件均為Mg-RE系合金，由于其特殊的價(jià)電子結(jié)構(gòu)及在鎂合金中的顯著的強(qiáng)化效果，使Mg-RE系成為發(fā)展高強(qiáng)度耐熱鎂合金的一個(gè)重要合金系。

現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利CN101532106B公開(kāi)了一種耐熱鑄造稀土鎂合金，組分及其重量百分比為：7～14%Gd、2～5%Y、0.3～5%Sm、0.2～0.6%Zr，雜質(zhì)元素Si、Fe、Cu和Ni的總量小于0.02%，余量為Mg，該鎂合金具有反常溫度效應(yīng)，在較高溫度具有很高的拉伸強(qiáng)度，滿足航空航天器件在200～250℃抗拉強(qiáng)度均高于250MPa的要求，但是其所用稀土元素種類(lèi)多、含量高，存在成本相對(duì)較高的問(wèn)題，不能達(dá)到高溫抗拉伸強(qiáng)度與成本兩者兼顧。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種耐熱稀土鎂合金，在保持高溫抗拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，具有較低的成本。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種耐熱稀土鎂合金的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種耐熱稀土鎂合金，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：6%～15%Gd，0.4%～1.5%Sm，0.3%～1%Zr，雜質(zhì)元素Si、Fe、Cu和Ni總量小于0.02%，余量為Mg。

所述Gd和Sm的質(zhì)量百分比之和為7.5%～16.5%。

該耐熱稀土鎂合金是由鎂和中間合金Mg-Gd、Mg-Sm、Mg-Zr為原料熔煉而成。

一種耐熱稀土鎂合金的制備方法，包括下列步驟：

1）將鎂、中間合金Mg-Gd、Mg-Sm和Mg-Zr預(yù)熱；

2）將鎂在CO₂+SF₆混合氣體保護(hù)下熔化，于720～740℃加入中間合金Mg-Gd、Mg-Sm，將溫度升至750～780℃加入中間合金Mg-Zr；

3）當(dāng)中間合金Mg-Zr熔化后，去除表面浮渣，將溫度升至770～780℃后保持10min得混合液；

4）待步驟3）所得混合液的溫度降至690～730℃后進(jìn)行澆鑄，得鑄態(tài)合金；

5）將步驟4）所得鑄態(tài)合金進(jìn)行熱處理，即得所述耐熱稀土鎂合金。

步驟1）中所述預(yù)熱溫度為150～220℃。

步驟4）中澆鑄時(shí)將澆鑄模具預(yù)熱至180～250℃。

步驟5）中所述熱處理是對(duì)鑄態(tài)合金依次進(jìn)行固溶處理和時(shí)效處理。

所述固溶處理的處理溫度為490～540℃，處理時(shí)間為5～20小時(shí)。

所述時(shí)效處理的處理溫度為180～250℃，處理時(shí)間為8～20小時(shí)。