[發明專利]一種制備高強度含Sc鑄造鎂釓合金的方法

在審

• 申請號: 202111046790.3
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113913634A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 魯若鵬;趙宇宏;姚珂宇;侯華;焦凱;閆希;李南婷
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C23/00;B22D7/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 趙禛

1.一種制備高強度含Sc鑄造鎂釓合金的方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、原料預處理：

S1-1、切塊：將鎂、鎂-釓中間合金、鎂-釹中間合金、鎂-鋯中間合金、鎂-鈧中間合金塊體分別置于鋼質平板上，機械切割制成塊狀原料，塊狀原料的尺寸為：長10mm×寬10mm×高10mm；

S1-2、對步驟S1-1塊狀原料的表面用砂紙進行打磨，然后用無水乙醇進行清洗；

S1-3、無水乙醇清洗后的塊狀原料置于真空干燥箱中預熱干燥，預熱干燥溫度為100℃，真空度2Pa，干燥時間為40min；

S2、配制涂覆劑：

稱取氧化鎂50g±1g，量取水玻璃10mL±1mL，量取去離子水500mL±1mL，將氧化鎂、水玻璃和去離子水加入混漿機中進行攪拌，攪拌轉數50r/min，攪拌時間為80min，制得乳白色懸浮狀涂覆劑；

S3、制備開合式模具：

開合式模具的型腔呈立方體形狀，開合式模具的材質為不銹鋼，型腔表面的粗糙度為Ra0.08-0.16μm；

S4、熔煉鎂鋅合金錠：

S4-1、開合模具清洗、預熱和型腔表面涂覆涂覆劑：

首先，用無水乙醇清洗開合模具的型腔表面，使型腔表面潔凈；

然后，用步驟S2配制的涂覆劑均勻涂覆于開合模具的型腔表面，涂覆層厚度為0.5mm；

最后，將開合模具置于干燥箱中預熱，預熱溫度為150℃；

S4-2、打開真空熔煉爐，清理熔煉坩堝內部，然后用無水乙醇進行清洗，使熔煉坩堝內部潔凈；

S4-3、稱取步驟S1原料預處理后的稱取鎂塊1290g±lg、鎂-釓中間合金165g±lg、鎂-釹中間合金30g±lg、鎂-鋯中間合金7.5g±lg、鎂-鈧中間合金7.5g±lg，置于熔煉坩堝底部；

S4-4、關閉真空熔煉爐并密閉；開啟真空泵，抽取爐腔內的空氣，直至爐腔內壓強達到2Pa；開啟中頻感應加熱器開始加熱，加熱溫度為750℃±1℃，加熱時間為60min；

S4-5、熔煉坩堝底部與底吹管連通，向立式真空熔煉爐內充入氬氣，氬氣底吹速度為200 cm³/min，由出氣閥調控爐腔內壓強恒定在1個大氣壓；鎂、釓、釹、鋯、鈧在熔煉過程中將發生合金化反應，反應方程式如下:

式中：Mg₅Gd為鎂釓共晶相，Mg₁₂Nd為鎂釹共晶相，MgGdSc為鎂釓鈧共晶相，MgNdSc為鎂釹鈧共晶相，a-Mg為鎂基體相；

熔煉后制得合金溶液，加熱溫度降至720℃±1℃，在此溫度恒溫保溫10min；

S4-6、澆鑄：關閉底吹電機，打開立式真空熔煉爐，除去熔煉坩堝內溶液表面熔渣，對準預熱的開合式模具澆口進行澆鑄，鑄滿為止；

S4-7、冷卻：將澆鑄了合金溶液的開合式模具埋入細沙中冷卻至25℃；

S4-8、開模：打開開合式模具，取出鑄件，制得鎂釓合金鑄錠；

S5、鎂釓合金鑄錠熱處理：

均勻化處理：將制備的鎂釓合金鑄錠置于熱處理爐中進行均勻化處理，加熱溫度為520-525℃，恒溫保溫時間為6-8h，通入氬氣進行保護，氬氣通入速度為100cm³/min；恒溫保溫后，將鎂釓合金鑄錠快速置于35℃的溫水中進行淬火處理，淬火時間為30s；

時效處理：將均勻化處理后的鎂釓合金鑄錠置于熱處理爐中進行時效處理，時效溫度為250℃，恒溫保溫時間為1.5h；然后將鎂釓合金鑄錠快速置于30℃的溫水中進行淬火處理，淬火時間為30s，淬火后制得高強度含Sc鑄造鎂釓合金鑄錠；

S6、高強度含Sc鑄造鎂釓合金鑄錠的清理與清洗：將步驟S5制備的高強度含Sc鑄造鎂釓合金鑄錠置于鋼質平板上，用砂紙打磨鑄錠的表面，使表面光潔；然后用無水乙醇清洗各表面，使各表面潔凈；

S7、高強度含Sc鑄造鎂釓合金鑄錠真空干燥：將步驟S6清洗后的高強度含Sc鑄造鎂釓合金鑄錠置于真空干燥箱中，真空度為2Pa，干燥溫度為100℃，干燥時間為10min；

S8、檢測、分析、表征。

2.根據權利要求1所述的一種制備高強度含Sc鑄造鎂釓合金的方法，其特征在于：所述步驟S8中，對制備的高強度含鈧鎂鋅合金鑄錠試樣的微觀形貌、金相組織、力學性能進行檢測、分析、表征。

3.根據權利要求2所述的一種制備高強度含Sc鑄造鎂釓合金的方法，其特征在于：用金相分析儀和透射電子顯微鏡進行金相組織分析，用微機控制電子萬能試驗機進行抗拉強度分析。