[發明專利]含長周期有序相的Mg-Ni-Y合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810601319.8
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108707802B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 李謙;劉成;羅群;周國治
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種含長周期有序相的Mg?Ni?Y合金及其制備方法，該合金由以下質量百分比的組分組成：10～20wt.％的Ni，20～35wt.％的Y，余量為Mg。本發明制備出含長周期有序相的Mg?Ni?Y合金，其中長周期有序相的結構特征為(001)面的堆垛順序是ABCACABCBCAB，在300～500℃下可以穩定存在；本發明制備的鎂合金中長周期有序相硬度達125～135HV；采用真空懸浮熔煉爐熔煉合金，直接澆鑄成型，降低熔煉過程中的夾雜物的產生，提高合金成分的均勻性，減少后續均勻化處理的過程，節約能源，提高生產效率。

技術領域

本發明涉及一種Mg-Ni合金及其制備方法，特別是還涉及一種稀土Mg-Ni合金及其制備方法，應用于鎂合金材料技術領域。

背景技術

金屬鎂和鎂合金是工業中最輕的金屬結構材料，純鎂的密度僅僅是1.74g/cm³，是鋁的2/3，鐵的1/4，鎂合金還擁有導熱導電性好、電磁屏蔽好、阻尼減振和易于回收等一系列優點，若能大量采用鎂合金來取代目前在航天航空、交通運輸和民用建筑等行業中主要使用的鋁合金及鋼結構材料，將有效地實現輕量化的目標，緩解日益嚴重的能源和環境問題。

作為結構材料，普通鑄造鎂合金的強度不足300MPa，變形鎂合金的強度不足400MPa，且100℃工作時強度急劇下降，嚴重限制鎂合金在承載結構件上的應用。目前，合金化是提高鎂合金性能主要手段，稀土元素有著凈化熔體、細化組織、

力學性能和腐蝕性能的優點，已廣泛應用于鋼鐵和有色金屬中。2001年日本學者采用快速凝固粉末冶金技術開發出了Mg₉₇Zn₁Y₂合金，此合金室溫下屈服強度達到610MPa，延伸率達到5％，性能優異的原因是合金組織中含有長周期有序相和細晶鎂，隨著對長周期有序相的研究深入，發現長周期有序結構相主要存在于Mg-稀土元素-過渡金屬元素的三元合金體系中，稀土元素主要是Y、Gd、Tb、Dy、Er、Ho等，過渡金屬元素主要是Zn、Ni、Cu、Co等。根據長周期有序結構相(001)晶面的堆垛順序，可以將其分為18R、14H、24R、10H等不同類型的長周期有序結構相，其中數字代表一個周期內的(001)面的數量，字母R代表長周期有序相的菱方對稱性，字母H代表長周期有序相的六方對稱性。當前，長周期有序相是鎂合金的有效強化相之一。

CN201710211819.6公開了“一種提高含LPSO結構相的Mg-RE-Zn系合金室溫塑性的方法”，將鑄態Mg-RE-Zn系合金在(480±10℃)×24h+(500±5℃)×32h的條件下進行雙級均勻化熱處理，隨后合金隨爐冷卻至460～480℃保溫2h±10min，得到含針狀14H長周期有序相的Mg-RE-Zn系合金，此方法可將鑄態合金中塊狀18R長周期有序相轉變成針狀14H長周期有序相，從而提高合金的塑性，但該鎂合金因在高溫下存在相轉變，限制了其在高溫環境下的應用。

CN201510614718.4公開了“一種鑄造Mg-Zn-Y鎂合金長周期結構相的調控方法”，此方法將含18R長周期有序相的Mg-Zn-Y合金放入初溫180～230℃的熱處理爐中，然后升溫至500～530℃，保溫3～20h，然后取出于60～85℃水中淬火，隨后將合金放入初溫300～330℃的熱處理爐中，保溫35～50min，然后取出于60～70℃水中淬火，在放入熱處理爐中升溫至175～225℃，保溫1.5～60h，隨爐冷卻至80～100℃時，取出空冷，此方法可以消除鑄造合金中的成分偏析，促使18R長周期有序相向14H長周期有序相的轉變，并改善長周期有序相的分布，提高合金的綜合力學性能，但該方法工藝復雜，制備成本高，高溫下物相易轉變，無法在高溫環境下應用。

綜上所述，現有利用長周期有序相提高鎂合金綜合力學性能的方法中，主要是采用復雜的熱處理工藝，促使18R長周期有序相向14H長周期有序相的轉變，存在問題有：

1.合金含量低，強度不足；

2.無法在高溫環境中應用，長周期有序結構相穩定存在溫度低；