[發明專利]一種熱處理法制備大尺寸鎂或鎂合金單晶的方法

有效

• 申請號: 201811489324.0
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109338452B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 戴慶偉;郭曉蒙;張鵬;陳鈺臻
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院;戴慶偉
• 主分類號: C30B1/02
• 分類號: C30B1/02;C30B29/52
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 王貴君

本發明公開了一種熱處理法制備大尺寸鎂或鎂合金單晶的方法，包括將鎂或鎂合金進行四級熱處理的步驟。本發明以合理的熱處理工藝制備出了大尺寸的鎂或鎂合金單晶，并且本發明的制備工藝簡單，成本低廉，在加熱爐尺寸允許的情況下可以制備出大尺寸(幾厘米至數米尺寸)的鎂或鎂合金單晶。

技術領域

本發明屬于鎂及鎂合金加工技術領域，具體涉及一種鎂或鎂合金單晶的制備方法。

背景技術

鎂和鎂合金是實用金屬中最輕的結構材料，比重是鋁的2/3，是鐵的1/4。此外，鎂合金具備抗震能力強、耐磨性和導熱性優、廢料易回收等優異性能，已在航空航天、汽車、電子、儀器儀表工業得到了較廣泛的應用。相比于多晶鎂材料，單晶鎂具有更好的力學性質和電學性質，隨著光電產業和無線通訊的發展，鎂單晶擁有廣闊的市場前景。此外，利用鎂單晶進行相關基礎研究，也是目前鎂研究的一大亮點，因此，目前大眾迫切需要一種經濟有效的鎂單晶制備工藝。

根據國內外的文獻研究現狀，目前鎂單晶的制備方法主要有定向凝固法和聚焦離子束法。定向凝固法包括干鍋下降法、分段式保溫等，原理是在單晶生長爐中誘導融熔材料定向凝固，制備過程受冷卻速度、合金成分、真空程度等影響較大，制備的試樣中常伴隨成分偏析，晶粒大小也不易控制。聚焦離子束(FIB)法制備試樣多是顯微柱體(幾十微米)，雖然能夠控制單晶質量，但成本較高，尺寸很小。

綜上所述，目前受技術條件限制，鎂及鎂合金單晶的制備技術大多借助特殊設備，制備過程受多種因素影響，操作不便，且制備的鎂單晶尺寸也有所限制。因此，尋求一種簡單、經濟、有效的大尺寸鎂及鎂合金單晶制備方法是鎂合金材料研究和工業應用的重要課題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種簡單經濟的大尺寸鎂或鎂合金單晶制備方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種熱處理法制備大尺寸鎂或鎂合金單晶的方法，包括以下步驟：

(1)第一級熱處理：將鎂或鎂合金在200-420℃下保溫5-20h；

(2)第二級熱處理：將經過步驟(1)第一級熱處理后的鎂或鎂合金在300-450℃下保溫48-150h；

(3)第三級熱處理：將經過步驟(2)第二級熱處理后的鎂或鎂合金在400-550℃下保溫20-90h；

(4)第四級熱處理：將經過步驟(3)第三級熱處理后的鎂或鎂合金在450-600℃下保溫20-90h。

作為本發明優選的技術方案，所述步驟(1)中，第一級熱處理的溫度為300-400℃，保溫時間為10-16h。

作為本發明優選的技術方案，所述步驟(2)中，第二級熱處理的溫度為300-400℃，保溫時間為60-120h。

作為本發明優選的技術方案，所述步驟(3)中，第三級熱處理的溫度為450-550℃，保溫時間為30-60h。

作為本發明優選的技術方案，所述步驟(4)中，第四級熱處理的溫度為480-570℃，保溫時間為30-60h。

本發明優選的技術方案熱處理時長較短或能耗較低。

在本發明的技術方案中，各級熱處理之間的銜接方式有兩種選擇：一種方式是連續不間斷進行，上一級熱處理保溫完成后，直接變溫進入下一級熱處理；另一種方式是間斷進行，在每級熱處理后，將鎂或鎂合金取出冷卻，再進行下一級熱處理。當然，可以選擇常規的冷卻方式，例如在空氣中自然冷卻。

在本發明的技術方案中，對于所述第一級熱處理至第四級熱處理的溫度和保溫時間，本領域技術人員是可以根據鎂或鎂合金的尺寸調整的，對于大尺寸的鎂或鎂合金，應該適當提高熱處理溫度和/或保溫時間。