[發(fā)明專(zhuān)利]一種耐低溫環(huán)境的鎂合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610158308.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105695829B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仲志國(guó);盧志文;李婧;屈重年;葉鐵;馬春華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南陽(yáng)師范學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C22C23/06
• 分類(lèi)號(hào): C22C23/06;C22C23/02;C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 北京華仲龍騰專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎂合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐低溫環(huán)境的鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度高、比剛度高、抗震性好、電磁屏蔽性能優(yōu)異、可回收性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)、便攜工具、電子工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。我國(guó)擁有世界上最為豐富的鎂資源，發(fā)展鎂合金制備加工技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)從鎂資源優(yōu)勢(shì)向經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)化具有重要意義。

隨著鎂合金在社會(huì)中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，對(duì)于鎂合金在高溫環(huán)境下合金性能的保持與提升研究越來(lái)越多，但是鎂合金在航空航天領(lǐng)域中還會(huì)處于低溫真空環(huán)境。因?yàn)殒V合金的高性能和低密度，使得鎂合金所制成的各種零件在衛(wèi)星、宇宙飛船、各種探測(cè)器中使用的越來(lái)越多，該零件長(zhǎng)期處于外太空中，外太空指的是地球稠密大氣層之外的空間區(qū)域，為真空或接近真空的環(huán)境，且在太陽(yáng)照射面溫度可高達(dá)500℃，但是在陰影面溫度以及遠(yuǎn)離恒星的地方其表面最低接近絕對(duì)零度；而對(duì)于鎂合金的性能研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鎂合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨著溫度降低逐漸上升，但是延展率逐漸下降。

延展性和延伸率是息息相關(guān)的，其實(shí)是反映材料的塑性，所謂塑性，在壓力容器反面講是材料在外力作用下能承受多大的塑性變形而不出現(xiàn)裂紋的性能。實(shí)踐證明，在較低溫度下工作時(shí)，往往出現(xiàn)低應(yīng)力脆性斷裂。其實(shí)造成這種結(jié)果的原因有兩個(gè)，一個(gè)是隨著溫度的降低，材料的塑性性能有所下降，第二是材料內(nèi)部難免有某些微觀缺陷，比如微小裂紋。鎂合金零件塑性的降低，則會(huì)導(dǎo)致其在真空低溫環(huán)境下斷裂幾率加大，這在外太空使用時(shí)會(huì)大大降低設(shè)備的使用壽命，可能會(huì)突然造成意外事故，造成巨額損失以及危害宇航員的生命。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐低溫環(huán)境的鎂合金及其制備方法，改善了鎂合金在低溫環(huán)境下的延展性，降低了鎂合金制件在低溫環(huán)境下脆性斷 裂的幾率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種耐低溫環(huán)境的鎂合金，所述鎂合金中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

Al：1.2～2％；

稀土元素：1～3.5％；

Ag：0.9～3.5％；

Zr：0.2～2％；

余量為Mg。

進(jìn)一步的，所述稀土元素包括Nd和Y。

進(jìn)一步的，所述鎂合金中Nd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～3.4％，所述鎂合金中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～3.4％。

一種耐低溫環(huán)境的鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

1)按照上述鎂合金中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱(chēng)取鎂錠、鋁錠、鎂釔中間合金、鎂釹中間合金、鋯錠和銀錠，對(duì)設(shè)備進(jìn)行清掃并保持干燥；

2)將鎂錠放入石墨坩堝，石墨坩堝放入井式電阻爐內(nèi)，對(duì)石墨坩堝內(nèi)噴吹保護(hù)氣體并開(kāi)始熔煉；

3)待鎂錠熔化后，保持熔體溫度為740℃，向熔體內(nèi)加入銀錠和鋁錠，攪拌均勻后對(duì)熔體進(jìn)行升溫至745℃～755℃后加入鎂釔中間合金和鎂釹中間合金，再次攪拌均勻，最后對(duì)熔體進(jìn)行升溫至760℃～775℃后加入鋯錠，攪拌均勻后靜置5～10min。

4)對(duì)熔體表面進(jìn)行扒渣，并對(duì)熔體進(jìn)行降溫，待熔體溫度降至740℃后倒入模具中進(jìn)行澆鑄制得鎂合金鑄件；

5)對(duì)鎂合金鑄件進(jìn)行熱處理得到最終的鎂合金。

進(jìn)一步的，所述步驟2)中保護(hù)氣體為純度99.9％的氬氣。

進(jìn)一步的，所述步驟3)中加入鋯錠之前對(duì)鋯錠進(jìn)行粉末化處理，使得鋯錠成為顆粒狀鋯粉，且其粒度為0.1mm～1mm。

進(jìn)一步的，所述鋯粉加入熔體的方法為均勻撒在熔體表面，然后通過(guò)攪拌設(shè)備對(duì)熔體攪拌2min。

進(jìn)一步的，所述步驟4)澆鑄過(guò)程中對(duì)模具施加超聲波振動(dòng)。

進(jìn)一步的，對(duì)澆鑄過(guò)程中的鑄件溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將超聲波換能器與模具接觸，當(dāng)鑄件溫度冷卻至650℃～740℃時(shí)，超聲波換能器施加超聲波頻率為40KHz，當(dāng)鑄件溫度冷卻至550℃～650℃時(shí)，超聲波換能器施加超聲波頻率為80KHz。

進(jìn)一步的，所述步驟5)的熱處理過(guò)程為首先鎂合金鑄件通過(guò)石墨粉覆蓋，再將鎂合金鑄件放入低溫箱式電阻爐，保持溫度為330℃～360℃，時(shí)間為1～3h，再升溫至530℃～560℃，保持8～9h，再降溫至170℃～180℃，保持30～40h，最后取出進(jìn)行室溫水冷。

進(jìn)一步的，所述室溫保證溫度在18℃～24℃。