[發明專利]一種高溫強度優異的鎂銅合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201610026098.7
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105420574A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 朱浩;何祚;李德輝
• 申請（專利權）人: 佛山市領卓科技有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C32/00;C22C1/10;C22F1/06
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技術領域

本發明涉及一種高溫強度優異的鎂銅合金及其制備方法的制備方法，尤其是一種碳化硅增強的高性能鎂銅合金及其制備方法。

背景技術

鎂合金作為一種輕金屬，很早就備受關注。然而，雖然其密度低，但是強度也不高。因此，長期以來，鎂合金較少用于關鍵的結構件。作為工程材料，人們通常期望高強度的材料，隨著航空航天等領域的不斷發展，研制高強度的鎂合金已經非常迫切。

中國專利CN103031452A公開了一種碳化硅顆粒增強鎂基復合材料及制備方法，該發明以純Mg粉末、Al粉末和SiC顆粒微粉為原材料，采用粉末冶金和多向鍛造法制備碳化硅顆粒增強鎂基復合材料。通過粉末冶金和多向鍛造兩種成型方法，使鎂合金基體與SiC顆粒之間具有良好的浸潤性和結合性，而且消除了粉末冶金成型過程中殘留在材料內部的孔隙，最終獲得了SiC顆粒均勻分布，鎂合金基體晶粒細小的鎂基復合材料，使該復合材料具有更好的力學性能。該發明的鎂合金的抗拉強度低于200MPa。

中國專利105154704A公開了一種耐高溫鎂合金材料的制備方法。該材料由以下重量份配比的粉料制成：鎂粉63-71份、鐵粉9-13份、碳化硅粉5-9份、硫化錳粉5-7份、鋯剛玉粉6-10份、石墨粉13-17份、電熔陶粒砂5-10份、玻璃纖維3-6份、錫粉10-14份、硫化銅4-8份、鈷粉4-8份、氧化銅粉4-8份、鉀長石粉3-7份、硅化鈦4-9份。其制備方法包括：混合、壓制、燒結、整形和浸油處理。通過對材料成分的調整和優化，本發明提供耐高溫鎂合金材料具有較好強、硬度，和高溫熱穩定性的優點；且原料易得、加工成本低，制備工藝簡單、參數易控，生產過程安全環保，適合大規模的工業化生產。

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銅(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：銅(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。

以上發明都致力于提高鎂銅合金的性能特別是強度性能，不過，對于航空航天一些領域，鎂合金的高溫性能非常重要，然而，目前大多數鎂合金（例如MgSc₆Mn、MgGd₉Y₄Zr_0.6等合金）在400攝氏度時的屈服強度都在100MPa以下，其強度與目前常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，提高其強度，發揮其低密度的有點，本發明提供了一種高溫強度優異的鎂銅合金及其制備方法。

本發明的技術方案如下:?

采用真空熔煉的方法，按一定質量配比熔煉鎂合金，合金成分為：銅質量分數為2-5%；鋯重量百分比含量為1-5%；釹質量分數為1-3%；釔重量百分比含量為1-3%；納米碳化硅的質量分數為10-25%；余量為鎂。在熔煉的過程中向鎂銅合金中摻入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，可以制備一種納米顆粒增強的高強鎂銅合金。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，合金的在400攝氏度時的屈服強度可達130MPa以上。

具體制備方法包括以下步驟：

（1）準備原料：準備純度99.9%以上的高純鎂、銅、鋯、釹、釔，以及平均粒徑為200納米以下的納米SiC；

（2）熔煉合金：將鎂、銅、鋯、釹、釔、SiC按一定質量分數配料，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；