[發明專利]一種Zn-Mg雙相異構材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011113751.6
• 申請日: 2020-10-17
• 公開（公告）號: CN112501474B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 石章智;陳虹廷;孫疆;游明樂
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C18/00
• 分類號: C22C18/00;C22C23/04;C22F1/06;C22F1/16;C21D1/26;A61L31/14;A61L31/02;A61L27/58;A61L27/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種Zn-Mg雙相異構材料，其特征在于微觀組織具有以下特征：(1)由Zn相和Mg相組成，其中，Zn相是純鋅或鋅合金，體積分數為30％～99％，晶粒尺寸≤5μm，Mg相是純鎂或鎂合金，占有剩余的體積分數，晶粒尺寸≤10μm；(2)Mg相間斷分布于Zn相中，Mg相的尺寸≤50μm，相鄰Mg相之間的間距≥50nm；(3)小的Zn晶粒包圍大的Mg晶粒；所述材料采用“變溫大塑性變形+再結晶間隙退火”的方法制備；

所述Zn-Mg雙相異構材料的“變溫大塑性變形+再結晶間隙退火”，其對應的工藝流程為：疊合組坯→變溫大塑性變形→再結晶間隙退火；所述疊合組坯使用的材料為鎂和鋅的板材、管材或棒材，其中的鎂為純鎂和鎂合金，鋅為純鋅和鋅合金；多層進行疊合，最外層是鋅，疊合前進行表面處理，去除材料表面的污染物和氧化層；所述變溫大塑性變形包括變溫累積疊軋或變溫累積擠壓；所述變溫累積疊軋≥5道次，單道次壓下量為20～80％，隨著變形道次的增加，控制變形溫度逐步從380℃降至室溫；所述變溫累積擠壓≥5道次，單道次擠壓比≥4，隨著變形道次的增加，控制變形溫度逐步從380℃降至130℃；所述再結晶間隙退火的溫度在鋅和鎂的再結晶溫度之間，具體溫度為50～250℃，保溫時間為1min～10h；控制溫度、保溫時間和加熱速度達到Mg和Zn之間發生原子互擴散，但又不形成金屬間化合物的效果。

2.如權利要求1中所述的Zn-Mg雙相異構材料，其特征在于所述的Zn-Mg雙相異構材料中的Mg相，除了含有Mg，還含有合金化元素M1，M1包括Zn、Ca、Sr、Mn、Sn、In、Ga、Ge、Bi、Co、Ag、Cu、Si、Zr、Li、Na、K、Fe、Ti、Al、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th中的至少一種，上述合金化元素M1含量均為0～10wt.％。

3.如權利要求1中所述的Zn-Mg雙相異構材料，其特征在于所述的Zn-Mg雙相異構材料中的Zn相，除了含有Zn，還含有合金化元素M2，M2包括Mg、Ca、Sr、Mn、Sn、In、Ga、Ge、Bi、Co、Ag、Cu、Si、Zr、Li、Na、K、Fe、Ti、Al、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th、Au中的至少一種，上述合金化元素M2含量均為0～5wt.％。

4.一種如權利要求1所述的Zn-Mg雙相異構材料的制備方法，其特征在于所述Zn-Mg雙相異構材料的“變溫大塑性變形+再結晶間隙退火”，其對應的工藝流程為：疊合組坯→變溫大塑性變形→再結晶間隙退火。

5.如權利要求4所述的Zn-Mg雙相異構材料的制備方法，其特征在于所述疊合組坯使用的材料為鎂和鋅的板材、管材或棒材，其中的鎂為純鎂和鎂合金，鋅為純鋅和鋅合金；多層進行疊合，最外層是鋅，疊合前進行表面處理，去除材料表面的污染物和氧化層；所述變溫大塑性變形包括變溫累積疊軋或變溫累積擠壓；所述變溫累積疊軋≥5道次，單道次壓下量為20～80％，隨著變形道次的增加，控制變形溫度逐步從380℃降至室溫；所述變溫累積擠壓≥5道次，單道次擠壓比≥4，隨著變形道次的增加，控制變形溫度逐步從380℃降至130℃；所述再結晶間隙退火的溫度在鋅和鎂的再結晶溫度之間，具體溫度為50～250℃，保溫時間為1min～10h；控制溫度、保溫時間和加熱速度達到Mg和Zn之間發生原子互擴散，但又不形成金屬間化合物的效果。

6.如權利要求4中所述Zn-Mg雙相異構材料的制備方法，其特征在于Zn-Mg雙相異構材料的屈服強度＞250MPa，抗拉強度＞300MPa，延伸率＞20％；彈性模量為60～90GPa；在37℃的Hank's溶液中的降解速率為30～500μm/year；為期60天的測定周期內氫氣釋放速率始終維持在1～2μL/cm²/h的較低水平且未觀察到早期突釋現象。