[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

一種制備高強度含Sc鑄造鎂釓合金的方法，屬于鎂釓合金制備技術領域，解決現有技術中鎂釓合金塑韌性差的技術問題，本發明通過微量的Sc和Zr元素復合添加能夠顯著抑制合金晶粒在較高溫度下的長大，并且通過520?525℃均勻化處理6?9h，從而達到對于Mg?Gd?Nd稀土鎂合金的消除成分偏析，消除內應力，特別是可以有效地促進Mg?Gd?Nd?Sc?Zr合金中的強化相GdSc相在基體和晶粒中的生長，從而達到提高綜合力學性能，制備的鑄造鎂合金抗拉強度達337MPa，屈服強度達212MPa，延伸率達6.5%，產物純度達99.5%。

技術領域

本發明屬于鎂釓合金制備技術領域，具體涉及的是一種制備高強度含Sc鑄造鎂釓合金的方法。

背景技術

鎂合金作為最輕質的金屬工程結構材料，因其具有比重輕、節能降耗、比強度比剛度高、阻尼減振降燥能力強、液態成型性能優越、能屏蔽電磁輻射和易于回收利用的特征，使其特別適合汽車、計算機、通訊、儀器儀表、家電輕工、軍事等領域的應用。Mg-Al、Mg-Zn等一系列的鎂合金被開發出來應用到各個領域，但是其絕對強度較低，韌性不足以及較低的耐高溫性能制約了其進一步推廣和應用。

研究人員發現在鎂合金中添加Gd、Ce、Y等稀土等可以提高合金高溫強度及抗高溫蠕變性能和改善鑄造性能，國內外從20世紀70年代就開始了添加稀土元素強化鎂合金的研究和應用；但是高含量的鎂稀土合金帶來高性能的同時，也會大大的提高鎂合金的密度和成本，為了提高鎂合金應用的廣泛性，盡可能地減少稀土的添加并且最大限度的提高鎂合金的強韌性和耐熱性能成為鎂合金研究中的熱點。

釓在鎂中的最大固溶度為23.5wt.%，并且固溶度隨溫度的降低到200℃可迅速下降到3.82wt.%，是一種時效強化效果非常顯著的合金化元素，具有固溶強化和時效強化的雙重作用。Mg-Gd合金當時效溫度高于523K時，在0.5~1h內即出現時效強化，而當溫度低于473K時，經過長時間才能達到時效強化效果；在（11-20）方向上柱面析出的盤狀第二相β'和β''對基面位錯滑移的阻礙能力最好，強化效果最佳，是Mg-Gd合金產生時效強化效應的主要原因；相關研究顯示鎂釓二元合金中釓元素的添加量至少要達到10%才能產生顯著的時效強化效果，但是單純的添加釓不但會使合金成本提高而且會使得合金密度比較高，室溫塑韌性極低，因此添加價格和密度更低的元素以減少釓在鎂合金中的用量，開發出一種塑韌性較好的鎂合金尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，解決現有技術中鎂釓合金塑韌性差的技術問題，本發明提供一種制備高強度含Sc鑄造鎂釓合金的方法。本發明通過微量的Sc和Zr元素復合添加能夠顯著抑制合金晶粒在較高溫度下的長大，并且通過520-525℃均勻化處理6-9h，從而達到對于Mg-Gd-Nd稀土鎂合金的消除成分偏析，消除內應力，特別是可以有效地促進Mg-Gd-Nd-Sc-Zr合金中的強化相GdSc相在基體和晶粒中的生長，從而達到提高綜合力學性能。

為了解決上述問題，本發明的技術方案為：

一種制備高強度含Sc鑄造鎂釓合金的方法，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：