[發明專利]一種準晶強化鑄造鎂鋰合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201910969050.3
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110592449B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 鄒鶉鳴;魏尊杰;王宏偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

一種準晶強化鑄造鎂鋰合金及其制備方法，屬于鑄造合金的工藝領域。本發明要解決現有準晶強化鑄造鎂鋰合金中增加準晶相數量時無法控制準晶均勻分布的問題。本發明的準晶強化鑄造鎂鋰合金含有質量百分含量為8％?15％的Li，5％?8％的Zn，0?15％的Al，0?5％的Y，0?5％的Gd，其余為Mg。制備準晶強化鑄造鎂鋰合金時準晶相以空心球的方式分批加入到合金熔體中，加完后熔體720?740℃保溫30分鐘，調整爐溫至680?700℃后將澆注到模具中形成合金鑄錠。本發明達到了增加準晶含量同時提高其分布均勻性的目的，鑄態準晶強化相分布均勻性提高80％以上。

技術領域

本發明屬于鑄造合金的工藝領域；具體涉及一種準晶強化鑄造鎂鋰合金及其制備方法。

背景技術

鑄造鎂鋰合金因其極低的密度(通常在1.30-1.85g/cm³范圍內)，在航空、航天、汽車、艦船、水下及軍事工業領域有著廣泛的應用潛力。隨著這類鑄造鎂鋰合金構件的需求越來越多，鎂鋰合金在要求密度低的同時還要提高合金的絕對強度；形成準晶增強鎂鋰合金是一條具有潛力的技術路線，但是目前鑄造鎂鋰合金中的準晶增強相與鎂合金基體為凝固時由合金中原位析出，因此準晶的分布與數量無法自然達到最佳匹配，當準晶數量少時無法突出其優秀的強化作用，當數量多時由于凝固特性的原因會形成網狀分布，導致脆性增加，性能反而下降，這就導致了合金無法通過正常凝固同時獲得有利的準晶數量與分布狀態，應此限制了鑄造鎂鋰合金的開發，所以目前發明和使用的準晶增強鎂合金為了追求數量與分布的最佳匹配，都會在制造鑄錠時加入大量促進準晶形成的元素來增加準晶數量，然后增加塑性變形工序來調節鑄態材料中準晶的分布均勻性，這樣材料的最終狀態就變成變形態合金了，這就導致沒有合適的準晶增強鑄造鎂鋰合金可供復雜鑄件鑄造成形使用的現狀，最本質的原因就是增加準晶增強相的數量以后無法控制其分布狀態的均勻性。

發明內容

本發明要解決現有準晶強化鑄造鎂鋰合金中增加準晶相數量時無法控制準晶均勻分布的問題，提出了一種準晶強化鑄造鎂鋰合金及其制備方法，實現準晶強化鑄造鎂鋰合金的制造。本發明方法實現了準晶強化鑄造鎂鋰合金中增加準晶含量同時提高其分布均勻性的目的，不需對現有的設備改造。

為解決上述問題，本發明的準晶強化鑄造鎂鋰合金含有質量百分含量為8％-15％的Li，5％-8％的Zn，0-15％的Al，0-5％的Y，0-5％的Gd，其余為Mg。

本發明中的準晶強化鑄造鎂鋰合金是通過下述步驟實現的：

步驟一、按照設計成分計算合金中準晶相的含量，選取壁厚為30微米球、壁厚為20微米及壁厚為10微米的準晶空心球，其中壁厚為30微米占準晶空心球總質量的10％～20％，壁厚為20微米占準晶空心球總質量的20％～30％，余量的為壁厚為10微米的，使準晶空心球的散堆密度是鎂鋰合金的理論密度1.0倍～1.2倍；

步驟二、然后計算合金中其余成分的百分含量后按需選取中間合金Mg-20Li合金、Mg-10Zn中間合金、Mg-15Y合金、Mg-18Gd合金、高純鋁、高純鎂，再將選取的合金分別去除表面氧化皮和表層；

步驟三、將坩堝空載加熱至900℃后，調低爐溫至690℃，通入Ar(氬氣)保護氣體，然后向坩堝內加入高純鎂、待其溶化后加入Mg-20Li合金、當其完全溶入到熔體中時加入其余合金和高純鋁，當合金全部熔融后調整爐溫到700℃；

步驟四、將步驟二選取的準晶空心球分批加入到合金熔體中，首先加入壁厚為30微米的空心球，20min后加入壁厚為20微米的空心球，再過20min加入壁厚為10微米的空心球，加完后調準熔體溫度720℃～740℃保溫30分鐘，調整爐溫至680℃～700℃后將澆注到模具中形成合金鑄錠。

步驟二中合金去除表面氧化皮和表層是按下述操作進行的：先用質量濃度為0.2％的NaOH溶液清洗干凈，烘干，打磨。

步驟二中所述準晶空心球的直徑控制在80μm～600μm，壁厚控制在10μm～30μm。