[發(fā)明專利]高力學(xué)性能鎂合金及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410708500.0
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104451311A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫晶;郭全英;毛萍莉;劉正
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種新型高力學(xué)性能鎂合金，同時還涉及一種該合金的制備方法。

背景技術(shù)：鎂合金具有密度小，比強度、比剛度高，減震性好，可回收等優(yōu)點，受到交通、電子行業(yè)的的廣泛重視。

目前實際應(yīng)用的鎂合金種類仍較少，鎂合金材料可供選擇的余地太小。同時鎂合金由于強度低、塑形差極大地限制了它作為結(jié)構(gòu)件在工業(yè)上的應(yīng)用。在鎂合金的牌號中，Mg-Al系合金是應(yīng)用最早、也是迄今為止牌號最多、應(yīng)用最為廣泛的一類鎂合金，但這類鎂合金結(jié)晶凝固溫度范圍較寬，晶粒有粗化的傾向，凝固過程中粗大的β-Mg₁₇Al₁₂相以離異共晶的方式沿晶界呈網(wǎng)狀析出，導(dǎo)致合金的力學(xué)性能變差，限制了Mg-Al系合金的應(yīng)用。最常用的提高鎂合金力學(xué)性能的方法是合金化。在常用的合金元素中，能同時提高鎂合金強度和塑性的有Al、Zn、Ca、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th等，而其中Ga對鎂合金組織及性能影響的研究則較少。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種高力學(xué)性能鎂合金及其制備方法，其目的是解決以往的鎂合金性能差的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種高力學(xué)性能鎂合金，其特征在于：該合金由以下組分組成：7.5～8.5wt.％Al，1.6～2.9wt.％Ga，雜質(zhì)元素Mn<0.10wt.％，其余為Mg。

該高力學(xué)性能鎂合金是由工業(yè)純Mg、工業(yè)純Al，工業(yè)純Ga為原料熔煉而成。

一種如上所述的高力學(xué)性能鎂合金的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)將工業(yè)純Mg、工業(yè)純Al預(yù)熱；

2)將井式電阻爐升溫到700-720℃，把裝有工業(yè)純Mg、工業(yè)純Al的坩堝放入爐中，通入N₂+0.1％SF₆(體積百分比)混合氣體，待上述爐料全部熔化后再向合金熔液中加入工業(yè)純Ga；

3)當(dāng)熔體升溫至700-720℃時，固體原料全部熔化后，充分?jǐn)嚢韬辖鹨?-2分鐘使化學(xué)成分均勻，然后扒掉熔渣；

4)保溫靜置10-15分鐘；

5)將坩堝從井式爐中提出，直接澆入金屬模具，得到鑄態(tài)合金；

6)將鑄態(tài)合金進(jìn)行固溶及時效處理得到高力學(xué)性能鎂合金。

步驟1)所述的預(yù)熱溫度為120～130℃。

步驟2)Ga元素的加入方法：由于Ga元素的熔點較低為29.78℃，為了防止其燒損，Ga元素需要用鋁箔包上，然后將其壓入合金液的底部。

步驟5)所述的澆鑄模具需預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200-220℃。

步驟5)所述的澆鑄時應(yīng)從直澆口往鑄型內(nèi)通入防護(hù)性氣體1-2分鐘，并用石棉板蓋上冒口，澆注時往液流處連續(xù)輸送保護(hù)性氣體進(jìn)行保護(hù)。防護(hù)性氣體為N₂+0.1％SF₆(體積百分比)的混合氣體。

步驟6)中固溶處理溫度為415℃，保溫時間2小時；步驟6)中所述時效處理溫度為168℃，保溫時間為16小時。

所述固溶處理的步驟為：

將箱式電阻爐升溫到415℃，把樣品放到箱式電阻爐中間、靠近熱電偶的位置，為了防止試樣在加熱時發(fā)生氧化，將樣品裝入坩堝中，在放置試樣的坩堝底部加FeS，再在坩堝頂部蓋上石棉，然后把爐溫升溫至415℃后使其恒溫，保溫2小時，到時間后把樣品取出直接放入水中冷卻。

所述時效處理的步驟為：將箱式電阻爐升溫到160-170℃，把樣品放到箱式電阻爐中間的位置，為了防止試樣在加熱時發(fā)生氧化，將樣品裝入坩堝中，在放置試樣的坩堝底部加FeS，再在坩堝頂部蓋上石棉，然后把爐溫升溫至168℃后使其恒溫，保溫16小時，到時間后把樣品取出放到空氣中冷卻。

優(yōu)點及效果：

本發(fā)明提供一種高力學(xué)性能鎂合金及其制備方法，在Mg-Al系鎂合金中，其鑄態(tài)顯微組織由兩相組成：α-固溶體(基體相)和β-Mg₁₇Al₁₂相(強化相)組成。

在金屬型鑄造冷卻條件下，現(xiàn)用的Mg-Al系合金的鑄態(tài)組織由α固溶體、沿晶界分布的β-Mg₁₇Al₁₂相(其上分布著粒狀α相)及其附近的次生β-Mg₁₇Al₁₂相所組成，次生β相與α固溶體呈片層相間的形式出現(xiàn)。在W(Al)≤9wt.％時，隨Al含量的增加，Mg-Al系合金的強度隨之增加，而塑性降低；在W(Al)﹥9wt.％時，Mg-Al系合金的強度、塑性都開始降低。