[發明專利]用于鎂合金的晶粒細化劑

在審

• 申請號: 201580060123.7
• 申請日: 2015-11-05
• 公開（公告）號: CN107075613A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 哈里巴比·內登德拉;烏察維·喬希
• 申請（專利權）人: 布魯內爾大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/03;C22C1/06;C22C23/00;C22C23/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 程紓孟

本申請涉及Mg_1-xAl_xB₂用于細化純鎂(Mg)的或Mg-Al合金的晶粒大小的用途并且涉及相關方法。

金屬合金制備中的一個重要目標是降低終產物的晶粒大小。這被稱為‘晶粒細化’并且通常通過添加也被稱為孕育劑的晶粒細化劑來解決。晶粒細化可以提高合金的機械性質，其包括消耗枝晶形成細的等軸晶粒。細的等軸晶粒結構賦予高屈服強度，高韌性，良好的可擠出性，均勻的第二相分布以及細微尺度上的微多孔性。這隨后導致提高的機械加工性，良好的表面光潔度以及對熱拉裂的抗性(以及多種其他理想性質)。

鎂合金由于其許多珍貴的性質已在結構應用中顯示大的潛能。交通部門減少燃料消耗和車輛排放的努力增加了對作為結構材料的輕質鎂合金的需求。除了交通部門以外，鎂合金對在電子和航空工業中的應用也具有吸引力。

熔融物孕育(inoculation)是最常用于Mg合金晶粒細化的方法，因為Mg具有密排六方(HCP)結構，并且由于有限的滑移系，通過熱機械加工減小晶粒大小是困難的。已發現鋯對于無鋁鎂合金(如ZE43、ZK60和WE43)是有效的晶粒細化劑。然而，不可能采用鋯作為含鋁鎂合金(AZ系列合金和AM系列合金)的晶粒細化劑，這歸因于不想要的形成穩定的金屬間相的鋯和鋁之間的反應，其不利地影響晶粒細化。

CN101457312(Shengfa Liu)公開了Mg-Ti-B晶粒細化劑，其中元素鎂、鈦和硼粉末坯塊被用于鎂合金的晶粒細化。

US8016957(B2)和US2007181226(A1)公開了添加鈦來對鎂進行晶粒細化。

已證明以Al-4B母合金的形式添加硼使AZ91D合金晶粒細化[1，2]，其中AlB₂被鑒定為是非均勻成核位點。

之前對向AZ91合金添加鉍的研究證明以2重量％Bi添加使Mg₁₇Al₁₂沉淀物細化[3]。這樣的向Mg-Al合金的Bi的大量添加導致Mg-Al合金的組成變化并且結果是Bi變成主要的合金元素。

本申請人的WO 2012/110788采用多種形式的二硼化鈮作為鎂合金(等等)的晶粒細化劑。本申請人的WO 2014/027184公開了制備Al-Nb-B母合金以用于細化鎂合金(等等)的晶粒。

US 6,395,224 A(Nishino)公開了通過向鎂中組合添加硼和錳對鎂合金進行晶粒細化。

CN 101457312 A(Univ Wuhan Sci&Eng)公開了化合物如TiB₂、Al₄C₃、AlN、SiC、B₄C或TiC用于Mg-Al合金的晶粒細化的用途。

JP 2002115020 A(Toyota)公開了制備適用于熱加工的鍛造Mg合金的薄片的方法。在基料固化期間，粒度為10μm以下的選自氯化鈦、硼化鈦、氮化鋁、氮化鈦、硼化鎂、硼化鋁、硼化鉬、硼化釩和氯化鋁的顆粒以0.1至10體積％的量被分散在鎂中。

Material Science Forum，Vol.710，2012，p.161-166(Suresh)公開了在Mg中96重量％Al-4重量％B母合金的晶粒細化作用。其將Mg中的晶粒細化歸因于Al和AlB₂成核粒子的生長限制因素。

‘Al3Ti4B母合金對Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金的微結構和性質的作用(Effects of Al3Ti4B master alloy on microstructure and properties of Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn alloys)’，Chinese Journal of Nonferrous Metals，Vol.15，No.3，March 2005，pp.478-484報道了在Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金中通過添加0.3％Al3Ti4B母合金的晶粒細化。該文章中的晶粒細化被假設為是通過TiB₂和AlB₂非均勻成核。

CN 102383013 A(Byd)公開了開發含2.0-4.0％的Al、0.40-1.70％的Zn、0.20-0.50％的Mn、0.05-1.0％的B和余量的Mg或Mg及雜質的變形鎂合金。硼的添加可以是以錠的形式或是作為Al-B母合金。