[發(fā)明專(zhuān)利]一種鉭鈮鉬鎳鎂合金及其制備工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310224308.X
• 申請(qǐng)日: 2013-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103290298A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 原冬冬;閆靖峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西鈦普稀有金屬材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C30/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種鉭鈮鉬鎳鎂合金，尤其是一種低雜質(zhì)含量鉭鈮鉬鎳鎂合金及其冷加工和熱處理方法

背景技術(shù)：

金屬鎂是銀白色的金屬，質(zhì)硬，略有延展性。鎂主要用于制造輕金屬合金，鉭鈮鉬鎳鎂合金具有優(yōu)異的韌塑性、耐蝕性、加工性等特點(diǎn)，且制造成本低，同時(shí)，無(wú)合金元素添加環(huán)境相容，是廣泛應(yīng)用于軍工國(guó)防、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料。然而，由于鉭鈮鉬鎳鎂合金的強(qiáng)度較低，作為結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用范圍受到限制。

目前，在工業(yè)應(yīng)用中，提高鉭鈮鉬鎳鎂合金強(qiáng)度最成熟、最有效的方法是進(jìn)行細(xì)晶強(qiáng)化。細(xì)晶強(qiáng)化的原理可用hall-Petch公式解釋?zhuān)河捎诙嗑w中的晶界變形抗力較大，且每個(gè)晶粒的變形都要受到周?chē)Я５臓恐疲识嗑w的室溫強(qiáng)度總是隨著晶粒的細(xì)化(即晶界總面積的增加)而提高。多晶體屈服強(qiáng)度σs與晶粒平均直徑d之間的關(guān)系可用hall-Petch公式描述：σ_s＝σ₀+kd^-1/2。以不同晶粒尺寸的鉭鈮鉬鎳鎂合金為例，當(dāng)晶粒尺寸為7～8級(jí)時(shí)，強(qiáng)度為400Mpa左右，而當(dāng)晶粒尺寸達(dá)到11～12級(jí)時(shí)，強(qiáng)度可提高70～100Mpa。這充分說(shuō)明了細(xì)晶強(qiáng)化對(duì)于材料強(qiáng)度的提升是有效的。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種鉭鈮鉬鎳鎂合金及其制備工藝，鉭鈮鉬鎳鎂合金采用在鎳鎂合金中添加鉬、鈮等元素的方法，通過(guò)冷加工與熱處理方式獲得高于現(xiàn)有強(qiáng)度1.5～3倍的鉭鈮鉬鎳鎂合金。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的：

一種鉭鈮鉬鎳鎂合金，所述鉭鈮鉬鎳鎂合金中Mg26-38wt％、Mo23-34wt％、Nb4-5wt％、Zr2-4wt％、Ca2-6wt％、Ta2-5wt％、Fe≤0.05wt％、C≤0.05wt％、N≤0.05wt％、H≤0.05wt％、O≤0.06wt％，其余為Ni。

所述鉭鈮鉬鎳鎂合金的制備工藝，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(xué)穩(wěn)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(nèi)抽高真空，爐內(nèi)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(zhuǎn)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，獲得鉭鈮鉬鎳鎂合金。

所述鎂粉、鉬粉、鎳粉、鈮粉、鋯粉、鉭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(jìn)行加工，退火溫度為750℃、時(shí)間1h，各拉拔道次中間不得進(jìn)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(shí)間≤1h。

所述鉭鈮鉬鎳鎂合金制備工藝的優(yōu)選方式為：

所述鉭鈮鉬鎳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(qiáng)度≥750Mpa，延伸率≥18wt％。

本發(fā)明通過(guò)控制材料的成分和加工方式，使鉭鈮鉬鎳鎂合金不僅具有相當(dāng)于鋁合金的高強(qiáng)度，在室溫下使用具有良好的性能穩(wěn)定性，其強(qiáng)度比現(xiàn)有的鉭鈮鉬鎳鎂合金高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；鉭富有延展性，可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小。鉭有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性。

具體實(shí)施方式：

下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明的目的是采用低雜質(zhì)含量的鉭鈮鉬鎳鎂合金，通過(guò)適當(dāng)?shù)募庸し绞将@得高于現(xiàn)有強(qiáng)度1.5～3倍的鉭鈮鉬鎳鎂合金。該發(fā)明通過(guò)控制材料的成分和加工方式，使鉭鈮鉬鎳鎂合金不僅具有相當(dāng)高的強(qiáng)度，在室溫下使用具有良好的性能穩(wěn)定性。

隨著變形量的增大，鉭鈮鉬鎳鎂合金中出現(xiàn)了大量的孿晶組織和孿晶界面。孿晶界面對(duì)材料強(qiáng)化的作用方式與晶界類(lèi)似，當(dāng)材料組織中存在大量的孿晶界面時(shí)，位錯(cuò)將難以穿過(guò)孿晶界面進(jìn)行變形，導(dǎo)致界面處塞積大量的位錯(cuò)，引起應(yīng)力集中，造成加工硬化，達(dá)到提升材料強(qiáng)度的目的。因此，鉭鈮鉬鎳鎂合金的變形量越大、形變孿晶越多，孿晶尺寸越小，材料強(qiáng)度將越高。

本發(fā)明中采用的熱處理制度如下：