[發明專利]一種高強高韌鎂基合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410428141.3
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104233033B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 郭健;郭小芳;郭乃林
• 申請（專利權）人: 鹽城市鑫洋電熱材料有限公司
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/02;C22C1/06;C22C32/00
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技術領域

本發明涉及合金材料領域，尤其是一種高強高韌鎂基合金及其制備方法。

背景技術

由于鎂合金材料的獨特性能，特別是它的高回收率，既有效利用了資源，又減少了環境污染，國際上各大公司紛紛著手鎂合金的研究。雖然鎂基合金具有低密度、散熱好、比剛度高、比彈性量大，易回收利用等特點，在機械、電子航天航空燈領域被廣泛應用，但是鎂合金拉伸傾點和屈服強度低，抗蠕變性能差，仍是限制其應用的因素。

中國專利CN102719716A涉及一種耐熱鎂基合金，該合金中加入量La和Ce，提高了鎂基合金的耐熱性能，但是該合金仍難滿足更高場合對鎂基合金的要求。

中國專利CN 103849798A涉及一種高強度鎂基合金及其制備方法，該合金中加入了鈣、銫等元素，并且改進了熔煉方法，提高了合金的各種性能，該合金的應用場合仍受到較大局限。

中國專利CN102230118A涉及一種含Sn細晶鎂鋅錫合金，該合金中加入了錫，提高了鎂基合金的強度和塑性，后續加工性能好，但是該合金的強度和拉伸性能較差。

因此急需提高鎂基合金的各項性能，從而拓寬其應用領域，尤其是對鎂基合金要求較高的領域。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提高鎂基合金的各項性能，包括強度、耐熱性能、韌性以及拉伸性能，以使其能適應更多的應用領域。

為了解決該技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種高強高韌鎂基合金，其特征在于，按重量百分比含有如下組分：Zn 4.5-5.5％，Sn0.7-0.8％，Gd 0.28-0.30％，Ti 1-1.5％，Al 0.5-1％，Ca 0.7-0.8％，Sr 0.9-1.1％、La 0.3-0.4％，Sm 0.4-0.45％，Nd 0.45-0.55％，Y 0.4-0.45％，Zr 0.4-0.5％，Mn 1-1.1％，Cu 0.3-0.4％，Ce 0.3-0.35％，Nb 1-1.2％，氮化硼納米管顆粒4-6％石墨烯5-6％，碳化鎢晶須3-4％，剩余組分為Mg。

為了獲得更好的性能，本發明在上述合金的基礎上進一步優化，高強高韌鎂基合金優選的組成為：

按重量百分比含有如下組分：Zn 5％，Sn 0.76％，Gd 0.29％，Ti 1.4％，Al 0.8％，Ca 0.75％，Sr 1.0％、La 0.35％，Sm 0.42％，Nd 0.5％，Y 0.43％，Zr 0.45％，Mn 1.06％，Cu 0.35％，Ce 0.33％，Nb 1.15％，氮化硼納米管顆粒5％石墨烯5.5％，碳化鎢晶須3.5％，剩余組分為Mg。

本發明所述的高強高韌鎂基合金通過以下步驟制備：

(1)按照限定的重量百分比進行配料：準備對應含量的純Mg錠、純Zn錠，以及其他合金元素、氮化硼納米管顆粒、石墨烯顆粒、碳化鎢晶須；

(2)在惰性氣體(如氮氣、氬氣或氦氣)的保護下將純Mg錠、Zn錠熔化，按產品組成加入其它合金元素，待充分熔化后，再加入碳化鎢晶須、氮化硼納米管顆粒以及石墨烯，進一步熔煉，熔煉的同時進行攪拌，熔煉完成后充分靜置；

(3)繼續升高溫度至750℃以上，進行精煉；

(4)將合金液注入經預熱的模具中，自然冷卻獲得高強高韌鎂基合金。

本發明的制備方法還可以包括現有技術中常見的熱處理。

本發明具有以下優點：

加入氮化硼納米管顆粒、石墨烯和碳化鎢晶須，上述三種物質共同作用提高了鎂基合金的各種力學性能。

六種稀土元素Gd、La、Sm、Nd、Y、Ce按照特定比例的加入，改變了合金的微觀組織結構，提高了鎂基合金的耐熱性能，并且提高了其鑄造性能。

Mn、Cu、Nb等元素的加入，優化了合金的組成，提高了其力學性能。

優化了各種成分的比例，進一步提高了鎂基合金的各種性能。優選，所述繼續升高溫度至800、900、1000、1100、1200℃。

具體實施方式

實施例1：

制備成分如下所示的高強高韌鎂基合金。按重量百分比含有如下組分：Zn 4.5％，Sn 0.7％，Gd 0.28％，Ti 1％，Al 0.5％，Ca 0.7％，Sr 0.9％、La 0.3％，Sm 0.4％，Nd 0.45％，Y 0.4％，Zr 0.4％，Mn 1％，Cu 0.3％，Ce 0.3％，Nb 1％，氮化硼納米管顆粒4％石墨烯5％，碳化鎢晶須3％，剩余組分為Mg。該合金通過以下步驟制備獲得：