[發明專利]一種提高Zr鹽細化鎂合金時Zr收得率的方法

有效

• 申請號: 202110488687.8
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113215430B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 童鑫;吳國華;張國慶;張亮;張小龍;戚方舟
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C23/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種提高Zr鹽細化鎂合金時Zr收得率的方法，包括先將Zr鹽置于兩塊純鎂板的凹槽之中，隨后采用點焊的方法將兩塊純鎂板局部焊合并將Zr鹽封存在兩塊鎂板的凹槽之間所形成的空腔內。在對鎂熔體進行細化處理時，先將含有鋯鹽的鎂板置于溫度為660℃～680℃的鎂熔體中保溫2～5分鐘，隨后再將鎂熔體在730℃～750℃下保溫5～10分鐘后充分攪拌。通過本發明能夠提高Zr鹽對鎂合金熔體進行細化處理時Zr的收得率，細化效果好，工藝流程簡單。

技術領域

本發明屬于鎂合金技術領域，涉及一種鎂合金熔體細化處理的工藝方法，具體地說，涉及一種提高Zr鹽細化鎂合金時Zr收得率的方法。

背景技術

鎂合金是實際應用中最輕的金屬結構材料，具有密度小、比強度比剛度高、減震性好、電磁屏蔽能力強等性能優勢，特別適合于航空航天、地面運輸及3C產品等領域的關鍵零部件輕量化。然而與鋁合金、鋼鐵、銅合金等所不同的是，鎂及其合金的晶體結構是密排六方結構，滑移系較少，因此其塑性較差、壓力加工成形能力不如其他的常見的金屬結構材料。這大大限制了鎂合金棒材、管材、線材、板件及鍛件產品的生產制造，嚴重制約了鎂合金的進一步推廣應用。

晶粒細化能夠同時提高鎂合金的強度和塑性韌性，這是其他的強化方法所不能比擬的。這是因為在相同的外力作用下，細小的晶粒的內部和晶界處的應變相差較小，相對來說，因應力集中而引起的開裂的機會也就較少。因此，晶粒細小的鎂合金材料在斷裂失效之前便能夠承受更大的變形量，因此其伸長率和斷面收縮率也就更高，材料的塑性更好。另外，由于含細小晶粒的鎂合金中晶界的體積分數更高，微裂紋在材料中也不易擴展，因此在斷裂之前材料能夠吸收更多的能量，即宏觀上也表現出較高的韌性。故而在鎂合金的研究與開發過程中，通過晶粒細化以提高密排六方結構的鎂合金的塑韌性一直是鎂合金研究領域的重點和熱點問題。

經文獻檢索發現，MgCO₃、CO₂、CO對AM60B合金晶粒細化的影響(《稀有金屬材料與工程》2019；48(1)：pp 190-196)中記載了未經過細化處理的AM60B鎂合金的平均晶粒尺寸為213μm，其合金延伸率僅為4.9％；而當晶粒尺寸細化為90μm后，其延伸率高達7.6％，相比較于細化處理之前合金的延伸率足足提高了55％。可見，晶粒細化對于提高鎂合金的塑性而言意義十分重大。

目前對于不含Al、Mn、Si、Fe的鑄態鎂合金而言，Zr是最有效的細化劑。當Zr的添加量僅為0.5wt.％時，即可在鎂合金中獲得細小的等軸晶。目前主要是在熔煉過程中，通過向鎂熔體中添加Mg-Zr中間合金的方式向鎂合金中引入Zr以達到晶粒細化的目的。然而，采用Mg-Zr中間合金為載體向鎂熔體中引入Zr存在兩個問題：第一，Zr在鎂合金中的固溶度極小，常規的Mg-Zr中間合金中往往存在大量未溶解的大尺寸Zr粒，這些Zr粒很難在常規鎂合金的熔煉溫度范圍內充分溶解，導致細化效果不佳；第二，由于Zr粒的密度是液態鎂的近4倍，這些大密度的Zr粒會在鎂熔體中發生快速沉降，沉降到坩堝底部的大量Zr粒失去了晶粒細化的作用，導致Mg-Zr中間合金的有效細化作用時間縮短，細化衰退效應非常明顯。