[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)增韌型鎂鋰合金的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610412731.6
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN105950927B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁偉;趙子龍;高強(qiáng);邊麗萍;李線絨;葉哲;郝欣偉
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司14101
• 代理人: 江淑蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)增韌型鎂鋰合金的制備方法，屬有色輕金屬材料制備及應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎂及鎂合金是有色金屬材料，鎂合金具有高比強(qiáng)度、高比剛度、高彈性模量和良好的鑄造性，但強(qiáng)度低、硬度低、耐腐蝕性差，極大的影響了鎂及鎂合金的應(yīng)用范圍。

鎂鋰合金是一種有色輕金屬合金，具有質(zhì)輕、高比強(qiáng)度、高韌性的特點(diǎn)，常在航空、航天、電子工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域得到應(yīng)用，但鎂鋰合金的強(qiáng)度低、力學(xué)性能差、耐熱性能差，限制了其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍；為了提高鎂鋰合金的力學(xué)性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，常在鎂鋰合金中添加其他合金元素，例如鋁、錳、鋅、鍶等，以細(xì)化晶粒，通過煉制、擠壓、細(xì)化，達(dá)到增強(qiáng)力學(xué)性能的目的，但這些方法還處于科學(xué)試驗(yàn)中，具體的工藝技術(shù)還有待進(jìn)一步探討。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)的不足，以鎂、鋰為合金元素，摻雜鋁硅釔中間合金，經(jīng)真空感應(yīng)熔煉、軋制、低溫回火，制成增強(qiáng)增韌型鎂鋰合金，以提高鎂鋰合金的強(qiáng)度、韌性及耐熱性能，擴(kuò)大鎂鋰合金的使用范圍

技術(shù)方案

本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)材料為：鎂、鋰、鋁、硅、釔、無水乙醇、氬氣，其準(zhǔn)備用量如下：以克、毫升、厘米³為計(jì)量單位

制備方法如下：

(1)精選化學(xué)物質(zhì)材料

對制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制：

(2)制備鋁硅釔共晶合金

鋁硅釔共晶合金的熔煉是在真空感應(yīng)熔煉爐內(nèi)進(jìn)行的，是在抽真空、中頻感應(yīng)加熱、氬氣低吹過程中完成的；

①制備開合式模具

開合式模具用不銹鋼材料制作，模具型腔為矩形體，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；

②清理真空感應(yīng)熔煉爐

開啟真空感應(yīng)熔煉爐，用金屬鏟、金屬刷清理不銹鋼熔煉坩堝，用氬氣清除爐內(nèi)有害氣體，使?fàn)t內(nèi)清潔；

③稱取鋁42g±0.001g、硅5.5g±0.001g、釔2.5g±0.001g，加入熔煉坩堝中，并密封真空感應(yīng)熔煉爐；

④開啟真空泵，抽取爐腔內(nèi)空氣，使?fàn)t內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到6Pa；

⑤開啟中頻感應(yīng)加熱器，加熱熔煉坩堝及其內(nèi)的鋁塊、硅塊、釔塊，加熱溫度1500℃±2℃；

開啟氬氣低吹管，氬氣低吹速度200cm3/min,使?fàn)t內(nèi)壓強(qiáng)恒定在1個大氣壓，并由出氣管閥調(diào)控；

加熱，氬氣低吹時間6min；

熔煉后成鋁硅釔共晶合金液，靜置5min；

鋁硅釔在熔煉過程中將發(fā)生合金化反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

式中：AlSiY：鋁硅釔共晶合金

⑥澆鑄

關(guān)閉中頻感應(yīng)加熱器，關(guān)閉氬氣低吹管；

打開真空感應(yīng)熔煉爐，將熔煉坩堝及其內(nèi)的鋁硅釔共晶合金液對準(zhǔn)開合式模具進(jìn)行澆鑄，澆滿為止；

⑦冷卻

將開合式模具及其內(nèi)的鑄錠埋入細(xì)沙中，冷卻至25℃；

⑧開模

打開開合式模具，取出鑄錠，即鋁硅釔共晶合金錠；

⑨清理、切塊

將鋁硅釔共晶合金錠置于鋼質(zhì)平板上，用砂紙清理鑄錠表面；用機(jī)械切制鑄錠，成鋁硅釔共晶合金塊；然后用無水乙醇進(jìn)行清洗，清洗后晾干；

(3)制備增強(qiáng)增韌型鎂鋰合金

增強(qiáng)增韌型鎂鋰合金的熔煉是在真空感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行的，是在抽真空、中頻感應(yīng)加熱、氬氣低吹過程中完成的；

①清洗開合式模具型腔，使矩形體模具型腔潔凈；

②清理不銹鋼熔煉坩堝，使坩堝內(nèi)潔凈；

③稱取鎂30g±0.001g、鋰4.4g±0.001g、鋁硅釔共晶合金塊6.6g±0.001g，加入不銹鋼熔煉坩堝內(nèi)，并密閉真空感應(yīng)熔煉爐；

④開啟真空泵，抽取爐內(nèi)空氣，使?fàn)t內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)6Pa；

⑤開啟中頻感應(yīng)加熱器，加熱不銹鋼熔煉坩堝及其內(nèi)的鎂塊、鋰塊、鋁硅釔共晶合金塊，加熱溫度700℃±2℃；開啟氬氣低吹管，氬氣低吹速度200cm³/min，使?fàn)t內(nèi)壓強(qiáng)恒定在1個大氣壓，并由出氣管閥調(diào)控；

熔煉、氬氣低吹時間4min；

在熔煉、氬氣低吹過程中將發(fā)生合金化反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

式中:MgLiAlSiY:增強(qiáng)增韌型鎂鋰合金

⑥澆鑄

預(yù)熱開合式不銹鋼模具，預(yù)熱溫度100℃；

關(guān)閉中頻感應(yīng)加熱器，關(guān)閉氬氣低吹管；