[發明專利]一種氮化硼增強多元耐熱鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410018732.3
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103710600A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 張霞
• 申請（專利權）人: 張霞
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C32/00;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/06
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技術領域

本發明屬于耐熱鎂合金材料領域，尤其是一種氮化硼增強多元耐熱鎂合金及其制備方法。

背景技術

鎂合金作為最輕質的商用金屬工程結構材料，因其具有比重輕、比強度比剛度高、阻尼減振降燥能力強、液態成型性能優越和易于回收利用等優點，被譽為21世紀“綠色結構材料”。但目前由于現有鎂合金的高溫抗蠕變性能差，長期工作溫度不能超過120℃，使其無法用于制造對高溫蠕變性能要求高的汽車發動機及其他傳動部件，因此極大地阻礙了鎂合金的進一步應用。也正是由于這樣，國內外對于具有高溫抗蠕變性能的耐熱鎂合金的研究開發給予了高度重視，并先后試制研究了Mg-Al-Si、Mg-Al-RE、Mg-Al-Ca、Mg-Al-Ca-RE、Mg-Al-Sr、Mg-Al-Sn、Mg-Zn-Al、Mg-Zn-RE、Mg-Zn-Si、Mg-Zn-Sn、Mg-Y-Nd和Mg-Sn-Ca等系列的耐熱鎂合金。然而，在上面這些得到試制研究的耐熱鎂合金體系中，真正得到實際應用的主要集中在少數合金上，如Mg-Al-RE系中的AE42合金、Mg-Y-Nd系的WE43合金和Mg-Al-Si系的AS41和AS21合金。此外，即使這些得到應用的耐熱鎂合金也因為存在各自不同的問題而使其應用受到不同程度的限制。如對于AE42合金和WE43合金，其均含有高含量的RE(＞2.5％)和/或Y、Th等貴金屬元素，合金的成本較高，其目前僅用于賽車等高性能發動機上，并未在汽車上廣泛應用。因此，有必要進一步研究開發新型的耐熱鎂合金。為了增強鎂合金的力學性能，提高其應用范圍，必須對鎂合金進行強化處理，常用的方法有很多，例如沉淀強化法、晶粒細化法、熱壓法，摻雜增強劑法。摻雜增強劑法，一般是向鎂合金中添加顆粒或纖維來增強其力學性能。纖維增強鎂合金，工藝復雜，成本高，機械加工困難等缺點限制了其應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氮化硼增強多元耐熱鎂合金及其制備方法。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種氮化硼增強多元耐熱鎂合金，按照重量百分比含量含有：Gd：0.5-0.7%，Al：3.35-3.6%，Zn：1.7-1.95%，Si：4.0-5.0%，Ca：0.9-1.0%，Sr：1.0-1.1%，Nd：0.8-1.0%，Zr：0.1-0.3%，Sn：1-2%，Be：0.15-0.20%，Mn：0.7-1.0%，Sb：0.1-0.15%，Cu：0.5-0.8%，氮化硼納米管顆粒：1-15%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為100μm以下。

所述的氮化硼增強多元耐熱鎂合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)原料準備：按照重量百分比含量進行原料準備，所述原料為純Mg錠、Mg-Gd中間合金、純Al錠、純Zn、Al-Si中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Sr中間合金、Mg-Nd中間合金、Mg-Zr中間合金、純Sn、Al-Be中間合金、Al-Mn中間合金、純Sb、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆粒；

(2)熔煉：采用氣體保護氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為745-770℃,先在熔煉爐中加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后，加入Mg-Gd中間合金、純Al錠、純Zn、Al-Si中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Sr中間合金、Mg-Nd中間合金、Mg-Zr中間合金、純Sn、Al-Be中間合金、Al-Mn中間合金、純Sb、Al-Cu中間合金，待所有原料完全熔化后進行攪拌，使合金成分均勻；將預熱到550-650℃的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中，然后攪拌使其成分均勻，將攪拌摻雜后的鎂合金熔液充分靜置；

(3)精煉：使熔煉爐升溫至785℃～800℃對合金進行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉劑，精煉時間為1-4分鐘，精煉完后在740℃～750℃保溫靜置5～8分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為：?NaCl：11％～15％；Na3AlF6：8～10%；MgCl2：30-40%；余量為KCl；

(4)澆鑄：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預熱溫度為200～300℃的鐵模具中，澆鑄溫度為730℃～740℃；鑄件規格為Ф450mm～Ф500mm，長度≥3000mm

(5)熱處理：將鑄件在435-440℃溫度范圍內進行固溶處理，固溶處理時間為16～24小時，然后進行水淬，將淬火后的鑄件放入到210℃的電阻爐中人工時效40小時，制得鎂合金坯件；