[發明專利]一種稀土增強的鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201610025765.X
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105568104A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 何枇林
• 申請（專利權）人: 何枇林
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/02
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明涉及一種高強高塑鎂合金及其制備方法，尤其是一種稀土增強的高性能鎂 鋅合金及其制備方法。

背景技術

鎂合金目前已經在手持電子設備、汽車、航空航天等領域中應用。鎂是一種密度非 常小的的金屬材料，作為工程材料，人們通常期望高強度的材料，但是，目前傳統的加工手 段不能得到高強度的鎂合金。

中國專利104109790A提供了一種高強鎂合金材料及其制備方法，該鎂合金材料組 分中包含鋁(Al)，鋅(Zn)，氯化錳(MnCl₂)，碳化硅(SiC)晶粒，鈹(Be)，鎂(Mg)，其中，鎂合金 材料各組分組成按重量百分比分別為：鋁(Al)：10.5-12％，鋅(Zn)：6-7％，氯化錳(MnCl₂)： 0.6-1.5％，碳化硅(SiC)晶粒：2-3.5％，鈹(Be)：0.01-0.03％，余量為鎂(Mg)。該合金通過 連續鑄造的方式取代傳統的擠壓工藝，以短流程的方式完成鎂合金的生產，縮短了生產流 程，節約了成本，所制備的鎂合金材料相比于傳統的鎂合金材料，在抗拉強度、屈服強度、延 伸率、彈性模量、硬度等方面均得到明顯改善。

中國專利102766774A提供了一種鎂合金摻雜SiC顆粒的增強方法，針對鎂合金模 量低、強度低、易磨損、耐高溫性能差、熱膨脹系數高的情況，采用在熔煉鎂合金塊過程中摻 雜細碳化硅和粗碳化硅顆粒，然后進行澆鑄、加壓和熱擠壓成型，大幅度提高鎂合金的屈服 強度、硬度和耐磨性能，使屈服強度達328MPa±2MPa，硬度達120HV±5HV，耐磨性提高了 80%。

中國專利104213008A公開了一種新型高強度鎂合金及其制備方法。其組成重量百 分比為：鎢鈦合金為5%~35%，鎂鋁合金為65%~95%。鎢鈦合金的加入，改善了鎂鋁合金的固溶 和時效行為，改善其組織和性能。其抗拉強度和屈服強度分別為（486~378）MPa和（400~320） MPa，相比鎂鋁合金的320MPa和269MPa，分別提高了52%~18%和48%~18%。

中國專利101177752提出了一種含鋅4.5%的鎂-鋅-稀土合金及其制備方法，特別 是涉及鎂-鋅-稀土系中以添加重稀土釔或釓和輕稀土鑭或釹的鎂基合金及其制備方法。該 發明提供的添加四種稀土的鎂-鋅-稀土合金分別為MG-4.5WT%ZN-(0.2WT%～2WT%)LA；MG- 4.5WT%ZN-(0.2WT%～2WT%)ND；MG-4.5WT%ZN-(0.2WT%～4.8WT%)GD和MG-4.5WT%ZN-(0.2WT% ～2.8WT%)Y，可解決工業上可供選擇的鎂-鋅-稀土系合金品種不多以及稀土資源選擇利用 或替代利用性差的問題。不過，其屈服強度在200MPa以下。

以上發明都致力于提高鎂合金的性能特別是強度性能，然而，當前技術制備的鎂 合金的屈服強度都在400MPa以下，其強度與目前長用的工程材料還有較大的差距。

發明內容：

發明目的：為了拓展鎂合金的應用領域，發揮其低密度的優點，本發明提供了一種稀土 增強的高強度鎂合金及其制備方法。

本發明的技術方案如下:?

將鎂、鋅、鈮在真空中熔煉，在熔煉的過程中摻入SiC納米顆粒，分散均勻，緩慢冷卻并 抽真空讓納米顆粒進一步提高濃度，然后在高壓下采用扭曲變形的方式，再采用異步軋制， 進一步細化晶粒，提高合金的強度。根據本發明，可以制備一種高強鎂鋅合金。其顯微組織 中的平均晶粒直徑在80納米以下，納米顆粒的直徑在200納米以下，鎂鋅合金的屈服強度在 500MPa以上，延伸率38%以上。

具體制備方法包括以下步驟：

（1）準備原料：準備99.9%以上的高純鎂、鋅、鈮，以及平均粒徑為200納米以下的納米 SiC；

（2）熔煉合金：將鎂、鋅、鈮按照一定的原子比例配料，在保護氣氛中熔煉，熔煉過程中 加入納米SiC，保持溫度在700°C，采用超聲的方法進行分散；

（3）對合金錠進行緩慢冷卻，在冷卻的過程中保持抽真空狀態，真空度低于5torr；

（4）冷卻后，將合金錠加工成圓盤狀；

（5）將步驟(4)處理的粗晶合金圓盤放入上、下兩個壓砧中的凹槽形成的空間內，對 合金施加高壓，并旋轉壓砧以扭轉合金圓盤，使之發生扭曲形變；