[發(fā)明專利]高強(qiáng)度阻尼鎂合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310351845.0
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103484742A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付彭懷;高菲;彭立明;王迎新;蔣海燕;丁文江
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;B22D7/00;B21C23/02;C22F1/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 牛山;陳少凌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的鎂合金及其制備方法，具體地說，涉及的是一種高強(qiáng)度阻尼鎂合金。

背景技術(shù)

作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，鎂合金具有比強(qiáng)度、比剛度高，減震性好等優(yōu)點。近年來，鎂合金廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、交通、3C領(lǐng)域等。在所有的輕金屬材料中，純鎂具有最優(yōu)的阻尼性能，但是純鎂的強(qiáng)度太低，不能作為阻尼結(jié)構(gòu)材料直接使用。為了開發(fā)具有一定力學(xué)性能的高阻尼鎂基材料，需要在純鎂中添加某些合金元素或增強(qiáng)相，在保持鎂高阻尼性能的同時，賦予其較高的力學(xué)性能，使其成為綜合性能良好的高阻尼金屬材料。

目前，關(guān)于提高鎂合金強(qiáng)度的研究較多，而針對鎂合金阻尼性能的研究則相對較少，由于鎂合金的阻尼機(jī)制主要為位錯阻尼，因此通常鎂合金的力學(xué)性能和阻尼性能是相互矛盾的：鎂合金強(qiáng)度越高，其位錯運(yùn)動越困難，合金的阻尼性能越差。為此，迫切需要找到解決這一矛盾的方法。現(xiàn)在阻尼鎂合金開發(fā)的一般思路是在高阻尼鎂合金的基礎(chǔ)上，通過添加合金元素和復(fù)合強(qiáng)化等手段來提高其力學(xué)性能：在合金化過程中，固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化中產(chǎn)生的位錯釘扎現(xiàn)象在提高合金力學(xué)性能的同時，會嚴(yán)重弱化合金的阻尼性能；而采用復(fù)合強(qiáng)化手段則在保留合金強(qiáng)度和阻尼性能的同時，顯著降低了材料的成型性，提高了材料的生產(chǎn)成本。本發(fā)明中，申請人從目前高強(qiáng)度稀土鎂合金入手，通過引入第二相顆粒與鎂基體的界面阻尼機(jī)制，在保留鎂稀土合金高強(qiáng)度的同時提高了其阻尼性能，開發(fā)出了一種高強(qiáng)度中等阻尼性能的鎂稀土合金。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度阻尼鎂合金。本發(fā)明通過加入A1元素與Gd、Y等稀土元素(RE)在合金中原位反應(yīng)生成A1-RE金屬間化合物的方法達(dá)到晶粒細(xì)化的目的，所獲得的鎂合金晶粒熱穩(wěn)定好，具有優(yōu)良的強(qiáng)度和延伸率；通過引入Al-RE金屬間化合物與鎂基體的界面阻尼機(jī)制，合金同時具有良好的阻尼性能，是一種高強(qiáng)度阻尼鎂合金。該種高強(qiáng)度阻尼鎂合金可以通過常規(guī)鑄造和塑性加工成型，成型性能優(yōu)良。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度阻尼鎂合金，所述鎂合金包含如下重量百分比的各組分：

Gd???14～18%，

Y????0.2～5%，

Al???0.6～2%，

Zr???0～0.1%，

雜質(zhì)小于0.02%，

余量為鎂。

優(yōu)選地，所述雜質(zhì)包括如下各組分：Si、Fe、Cu和Ni。

本發(fā)明還公開了前述的高強(qiáng)度阻尼鎂合金的制備方法，所述方法包括：鑄造合金包括熔煉和熱處理兩個工藝工序；變形合金包括熔煉、熱擠壓和熱處理三個工藝工序；其中，

所述的熔煉工藝工序在SF6和CO2混合氣體保護(hù)條件下進(jìn)行，步驟如下：

(1)烘料：將純鎂、純鋁、Mg-Gd、Mg-Y中間合金200℃預(yù)熱3小時以上；

(2)熔鎂：將烘干后的純鎂放入有SF6/CO2氣體保護(hù)的坩堝電阻爐中熔化；

(3)加Gd和Y：往720℃的鎂液中加入Mg-Gd中間合金，加入量根據(jù)該中間合金Mg-Gd中Gd所占質(zhì)量百分比和所制備鎂合金的總質(zhì)量確定；待Mg-Gd中間合金熔化后，熔體溫度回升至730℃時加入Mg-Y中間合金，加入量根據(jù)該中間合金Mg-Y中Y所占質(zhì)量百分比和所制備鎂合金的總質(zhì)量確定；

(4)加Al：待Mg-Y中間合金完全熔化后，熔體溫度回升至720℃時加入0.6～2wt.%純Al；

(5)加Zr：待純Al完全熔化后，熔體溫度回升到730℃時加熱含0～0.1wt.%Zr的Mg-Zr中間合金；

(6)鑄造：待Mg-Zr中間合金完全熔化后，熔體溫度回升至730℃時攪拌2分鐘，然后熔體溫度升至750℃時不斷電精煉2～6分鐘，精煉后升溫至780℃靜置25分鐘，靜置后待熔體降溫至720℃后撇去表面浮渣，澆鑄成合金錠，澆鑄用鋼制模具預(yù)先加熱至200℃；

所述熱擠壓工藝為：

擠壓前分別對模具和坯料400～500℃預(yù)熱2小時后進(jìn)行熱擠壓，擠壓比定為9，擠壓速率為1.0mm/s。

所述的熱處理工藝工序為：

將熔煉得到的Mg-Gd-Y-Al合金錠在525℃下進(jìn)行10小時的固溶處理，而后在25℃水中淬火，隨后在225℃下進(jìn)行36小時的單級時效處理，最后得到高強(qiáng)度Mg-Gd-Y-Al合金。

其中，上述制備方法中Mg-Gd中間合金中Gd占25wt.%，Mg-Y中間合金中Y占25wt.%，Mg-Zr中間合金中Zr占30wt.%。