[發明專利]一種含鋯鉬鎂合金及其制備工藝

有效

• 申請號: 201310224307.5
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103290297A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 原冬冬;閆靖峰
• 申請（專利權）人: 陜西鈦普稀有金屬材料有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域：

本發明屬于材料領域，涉及一種含鋯鉬鎂合金，尤其是一種低雜質含量含鋯鉬鎂合金及其冷加工和熱處理方法

背景技術：

金屬鎂是銀白色的金屬，質硬，略有延展性。鎂主要用于制造輕金屬合金，含鋯鉬鎂合金具有優異的韌塑性、耐蝕性、加工性等特點，且制造成本低，同時，無合金元素添加環境相容，是廣泛應用于軍工國防、航空航天、醫療等領域的結構材料。然而，由于含鋯鉬鎂合金的強度較低，作為結構材料，應用范圍受到限制。

目前，在工業應用中，提高含鋯鉬鎂合金強度最成熟、最有效的方法是進行細晶強化。細晶強化的原理可用hall-Petch公式解釋：由于多晶體中的晶界變形抗力較大，且每個晶粒的變形都要受到周圍晶粒的牽制，故多晶體的室溫強度總是隨著晶粒的細化(即晶界總面積的增加)而提高。多晶體屈服強度σs與晶粒平均直徑d之間的關系可用hall-Petch公式描述：σ_s＝σ₀+kd^-1/2。以不同晶粒尺寸的含鋯鉬鎂合金為例，當晶粒尺寸為7～8級時，強度為400Mpa左右，而當晶粒尺寸達到11～12級時，強度可提高70～100Mpa。這充分說明了細晶強化對于材料強度的提升是有效的。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種含鋯鉬鎂合金及其制備工藝，含鋯鉬鎂合金采用在含鋯鉬鎂合金中添加鉬、鈮等元素的方法，通過冷加工與熱處理方式獲得高于現有強度2～3倍的含鋯鉬鎂合金。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

一種含鋯鉬鎂合金，所述含鋯鉬鎂合金中Mg26-38wt％、Mo23-34wt％、Nb4-5wt％、Zr2-4wt％、Ca2-6wt％、Fe≤0.05wt％、C≤0.05wt％、N≤0.05wt％、H≤0.05wt％、O≤0.06wt％，其余為Ni。

所述含鋯鉬鎂合金的制備工藝，包括如下步驟：

(1)熔煉：采用鎂粉、鉬粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、鈣粉為原料，在熱力學穩定性好的鎢坩堝中熔煉，鎢坩堝的純度≥99.9wt％；將鉬粉、鎳粉、鈮粉和鋯粉混合均勻后裝入鎢坩堝中，鎂粉和鈣粉裝入料斗，在熔煉后期加入；首先將爐體內抽高真空，爐內真空度為1×10^-1Pa，漏氣率＜0.2Pa/min，充入氬氣，使真空度為0.1MPa；通電，熔煉混合均勻的鉬粉、鎳粉、鈮粉和鋯粉，待鉬粉、鎳粉、鈮粉和鋯粉全部熔化后，翻轉料斗，加入鎂粉和鈣粉，待鎂粉和鈣粉全部熔化后，靜置5-10分鐘，在2050-2150攝氏度澆鑄，獲得含鋯鉬鎂合金。

所述鎂粉、鉬粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉或鈣粉的粒度均為為100-300目。

(2)冷加工：采用軋條退火后室溫拉拔的方式進行加工，退火溫度為750℃、時間1h，各拉拔道次中間不得進行熱處理；道次累積冷加工變形量≥70wt％；

(3)成品退火熱處理：溫度≤400℃，時間≤1h。

所述含鋯鉬鎂合金制備工藝的優選方式為：

所述含鋯鉬鎂合金制成的棒絲材，所述棒絲材的直徑Φ≤12mm，棒絲材的抗拉強度≥750Mpa，延伸率≥18wt％。

本發明通過控制材料的成分和加工方式，使含鋯鉬鎂合金不僅具有相當于鋁合金的高強度，在室溫下使用具有良好的性能穩定性，其強度比現有的含鋯鉬鎂合金高1.5～3倍；鋯的可塑性好，并且耐腐蝕，鉬鎂合金中添加了鋯后，能提高其抗腐蝕性能，改善其塑形。

具體實施方式：

下面對本發明做進一步詳細描述：

本發明的目的是采用低雜質含量的含鋯鉬鎂合金，通過適當的加工方式獲得高于現有強度1.5～3倍的含鋯鉬鎂合金。該發明通過控制材料的成分和加工方式，使含鋯鉬鎂合金不僅具有相當高的強度，在室溫下使用具有良好的性能穩定性。

隨著變形量的增大，含鋯鉬鎂合金中出現了大量的孿晶組織和孿晶界面。孿晶界面對材料強化的作用方式與晶界類似，當材料組織中存在大量的孿晶界面時，位錯將難以穿過孿晶界面進行變形，導致界面處塞積大量的位錯，引起應力集中，造成加工硬化，達到提升材料強度的目的。因此，含鋯鉬鎂合金的變形量越大、形變孿晶越多，孿晶尺寸越小，材料強度將越高。

本發明中采用的熱處理制度如下：

在不損失材料強度的前提下，為了改善含鋯鉬鎂合金的塑性，適當提高含鋯鉬鎂合金的延伸率，可進行低溫熱處理。熱處理制定：溫度≤400℃，時間≤1h。

實施例1：