專利名稱：平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金及其制備方法，特別是涉及用化學(xué)性質(zhì)類似性的輕稀土 La、 Ce、 Pr和Nd與金屬鋅為優(yōu)化元素和強(qiáng)化元素，平衡剛度、阻尼性、強(qiáng)度和 韌性的阻尼鎂基合金和制備方法。眾漢不具有良好的剛度、在寬頻段、寬的應(yīng)變振幅和寬溫度區(qū)間內(nèi)有較好阻尼性、較高強(qiáng)度、足 夠耐高溫和抗蠕變、合適韌性和價(jià)格、利于防腐處理和熱加工的阻尼鎂基合金有著強(qiáng)烈的市場 需求。金屬鎂由于自身存在理想滑移面和滑移系，為位錯(cuò)型阻尼合金的首選原料之一，特別是 金屬鎂具有輕量化特點(diǎn)，更成為減重或節(jié)能減排等應(yīng)用場合不可替代的金屬材料。但是，金屬鎂阻尼好和輕量化等優(yōu)點(diǎn)之外更多不足表現(xiàn)在易腐蝕、耐高溫和抗蠕變差，用 于指定器件吋強(qiáng)度和剛度達(dá)不到要求。顯然，任何阻尼合金在實(shí)際應(yīng)用場合必須滿足結(jié)構(gòu)一功 能一體化要求。選擇增強(qiáng)元素、通過平衡剛度、阻尼性、強(qiáng)度、耐高溫、抗蠕變、價(jià)格、防腐 后處理和熱加工等實(shí)際需求要素之間關(guān)系，成為設(shè)計(jì)并優(yōu)化具有結(jié)構(gòu)一功能一體化性質(zhì)的阻尼 鎂基合金的研究和開發(fā)的切入點(diǎn)。到目前為止，選擇增強(qiáng)元素的品種或多元增強(qiáng)元素用于平衡剛度、阻尼性、強(qiáng)度等上述實(shí)際需求要素之間關(guān)系是十分困難的。表現(xiàn)在從1958年至今，各國大量應(yīng)用的仍為Weissman發(fā) 明的Mg-O. 6Zr和在其基礎(chǔ)上改良獲得KISI合金；該類阻尼合金，屬于用Zr —元增強(qiáng)和用Zr 平衡優(yōu)化的阻尼鎂合金，即選擇增強(qiáng)兀素品種的數(shù)量為一種(一元增強(qiáng))，到今天其研究和改良 仍在繼續(xù)(物理學(xué)進(jìn)展,2006年，26巻，3、 4期，P419-422)。2007年1月，中國專利局公開了題為"高強(qiáng)韌高阻尼變形鎂合金及其制備方法"的 200610010326.8號專利，該發(fā)明對于Mg-0.58Zr-0.2QH). 1Mn、 Mg-3.2Cu- 0.8Mn-0.2Ce和 Mg-3.4Si-0.3Cu三個(gè)合金體系，通過多向鍛造、ECAP或脂F(xiàn)強(qiáng)烈塑性變形或常規(guī)熱擠壓等手段， 獲得具有很好強(qiáng)度、剛度和阻尼系數(shù)Q—1為0.013-0.023范圍的阻尼鎂合金。該發(fā)明略顯不足的 地方為由于Cu的腐蝕電位偏正而與基體Mg構(gòu)成腐蝕的微電池，Cu的添加可成為合金的腐蝕 源，。該發(fā)明原理與本發(fā)明相似的地方表現(xiàn)在添加細(xì)化晶粒元素，提高合金力學(xué)性能的同時(shí)注 意平衡減少位錯(cuò)弱釘扎點(diǎn)的數(shù)量等問題。但該發(fā)明向純鎂中添加固溶度小的銅和硅等合金化元 素的設(shè)計(jì)與本發(fā)明添加稀土和鋅的設(shè)計(jì)本質(zhì)上不同，不構(gòu)成對本發(fā)明新穎性的限制。2007年9月，中國專利局對題為"lfeSi/Mg-9Al-Y高阻尼復(fù)合材料的制備方法"的 200510110427.8號的專利授權(quán)。該發(fā)明使組成為Mg-lwt°/。Si_0. 6wt%Y-0.3wt%RE- 0.5w線Sb、 Mg-2wt%Si-0.7wt%Y- 0.3wt。/。RE-0.5wt°/。Sb和Mg- 3wt%Si-0.8wt%Y- 0.3wt%RE- 0.5wt%Sb三個(gè)體系 的室溫阻尼系數(shù)tanS最大值分別達(dá)到0. 037、 0.053和0. 068，與對照合金AZ91阻尼系數(shù)tanS 的0.025平均提高一倍。并且在15(TC下抗拉強(qiáng)度比AZ91合金平均提高2W。該發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于在平衡剛度、阻尼件和寬溫度區(qū)性三要素方面獲得較好的優(yōu)化結(jié)果，但相對缺陷在于韌性和抗 晶界腐蝕方面平衡優(yōu)化較差，巾于Mg2Si在晶界上以粗大漢字狀存在、大幅度提高剛度、耐溫等 級和晶界阻尼效果同時(shí)，難以克服的負(fù)面效應(yīng)為高脆性和低抗晶界腐蝕性；正如該發(fā)明題目定 義該材料為"復(fù)合材料"，而不定義為合金，由于合金通常來說韌性不能趨于零。與此類似的發(fā) 明還有2007年5月中國專利局授權(quán)的題為"鍍銅石墨顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料"的200510024792. 7 號的專利、2007年1月授權(quán)的題為"鈦顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法"的200510027718.0 號的專利和題為"鍍銅碳化硅顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料"的200510024930.1號的專利。這些定義 為"復(fù)合材料"、而不定義為合金的發(fā)明顯然在設(shè)計(jì)和用途等多方面與本發(fā)明顯著不同；不構(gòu)成 對本發(fā)明新穎性限制。2003年9月，美國專利商標(biāo)局公開了日本發(fā)明家題為"阻尼合金及其生產(chǎn)工藝、阻尼或防 振制品的構(gòu)成或其使用"的20030165395號專利，該發(fā)明基體合金組成為Mg-(16.9wt% 27.7wt%)Cu-(2. lwt% 8. 2wt%)Ni-(lwt% 2.9wt%)Fe;并期望用于自行車，至今該發(fā)明沒有檢 索到被美國專利商標(biāo)局授權(quán)的信息。顯然、該發(fā)明通過添加Cu、 Ni、 Fe獲得高阻尼，而Cu、 M、 Fe帶入鎂基合金等于帶入致命的腐蝕源。該發(fā)明這種大膽的設(shè)計(jì)一直沒有被推廣和國際同行認(rèn) 可，早在1977年日本學(xué)者Sugimoto研究并提出Mg- (0.5rt% 19wt°/。) Ni體系有希望獲得高阻 尼鎂合金以來，添加Ni阻尼鎂合金雖然在日本申請了若干專利，但即使在日本也并未獲得大量 應(yīng)用。與此類似，日本在1990年開發(fā)出添加Cu和Mn的MCM系合金、諸如MC31 (Mg-3%Cu-l%Mn) 阻尼鎂合金，即使有專利公開，也并未獲得大量應(yīng)用和同行的認(rèn)可(中國有色金屬學(xué)報(bào)[J]， 2005 年，15巻，9期，P1319-1325)。此類發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)，也顯然不構(gòu)成對本發(fā)明新穎性限制。到目前為止，各國實(shí)際大量應(yīng)用的阻尼鎂合金為Mg-(0.6%~0.7%) Zr組成的合金，根本 原因在于該合金在平衡優(yōu)化剛度、寬頻段、寬的應(yīng)變振幅、寬溫度區(qū)間、強(qiáng)度、足夠耐高溫、 抗蠕變、韌性、價(jià)格、防腐處理和熱加工等要素方面獲得綜合性良好的結(jié)果。1937年，德國發(fā) 明家Sauerrald發(fā)現(xiàn)在鎂中添加0. lwty。 2w淺的金屬鋯(Zr)、能強(qiáng)烈的細(xì)化鎂合金晶粒。隨 后，1938年ll月Sauerwald又發(fā)現(xiàn)在鎂中添加0.1wty。 2.5機(jī)%的稀土金屬釔(Y)也能起到 細(xì)化鎂合金晶粒和提高合金力學(xué)性能的作用(USP2，219，056)。用稀土替代Zr細(xì)化鎂合金晶粒 的設(shè)計(jì)被全世界普遍認(rèn)可。但與本發(fā)明用稀土細(xì)化鎂合金晶粒同時(shí)，平衡優(yōu)化剛度、寬頻段、 寬的應(yīng)變振幅、寬溫度區(qū)間、強(qiáng)度、足夠耐高溫、抗蠕變、韌性、價(jià)格、利于防腐處理和利于 熱加工等要素獲得高品質(zhì)阻尼鎂合金的設(shè)計(jì)未見專利公開和文章報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有阻尼鍰合金存在的品種不足，提供用輕稀土和鋅二元增強(qiáng)并對 阻尼和力學(xué)性能進(jìn)行平衡優(yōu)化的新型阻尼鎂基合金及其制備方法。解決工業(yè)上可供選擇的阻尼 鎂基合金品種不多以及稀土資源選擇利用或替代利用性不足的問題。平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金，其組成通式表示為:Mg-3wt%Zn - 3wt%RE;所述的RE為La、 Ce、 Pr或Nd，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0.05wtl用Mg平衡總量到100%。平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下1) 原料為純度為99.1的Mg錠，純度為99,9然。的金屬Zn錠，Mg-RE中間合金為純度均 為99.5。/。的Mg-La、 Mg-Ce、 Mg-Pr和Mg-Nd屮間合金錠，所述的中間合金錠中稀十分別占中間合 金重量百分比為Mg-La中間合金中的La占17wt%; Mg-Ce中間合金中的Ce占23wt%; Mg-Pr 中間合金中的Pr占20wt^; Mg-Nd中間合金中的Nd占28wt^;金屬M(fèi)g錠;2) 金屬M(fèi)g錠、金屬Zn錠和Mg-RE中間合金錠經(jīng)分割，除油，干燥和去除氧化皮得到塊狀料; 按照通式Mg-3wty。Zn-3wt爐E配比進(jìn)行稱量配料；合金熔煉在氣體保護(hù)電阻爐中進(jìn)行，先用 KCl:NaCl重量比為3:1的熔鹽清洗石墨坩堝，然后將坩堝放入到電阻爐中預(yù)熱至50(TC，通入保 護(hù)氣體，該保護(hù)氣體的組成為0)2氣體的體積分?jǐn)?shù)為50%， SFe氣體的體積分?jǐn)?shù)為O. 3%，用空氣平 衡體積分?jǐn)?shù)至100%;隨后裝入鎂塊升溫至72(TC，待Mg塊全部熔化后升溫至75(TC，依次分別加 入Zn塊和Mg-RE中間合金塊，再升溫至78(TC后，攪拌1分鐘，在78(TC靜置30 min，停止對爐供 熱，待爐溫降溫至72(TC，將合金擋渣澆鑄在事先預(yù)熱至30(TC的鑄鐵模具中，模具空冷至室溫， 合金出模，獲得平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金。該鑄態(tài)阻尼鎂基合金的阻尼性能在MAK-04型粘彈分析儀上測定，其阻尼樣品尺寸為直徑6 鵬、高度為20mra。本發(fā)明的制備方皿點(diǎn)在于1、 輕稀土 La與金屬鋅為優(yōu)化元素和鎂基合金中增強(qiáng)元素、在添加量均控制在3wt，。的條件 下，與純金屬鎂相比，剛度提高約4,5倍(圖6)、強(qiáng)度提高約1.5倍(圖7)、而阻尼性在0 10Hz頻段內(nèi)平均降低不到l/2(圖l-5);剛性與阻尼性之間獲得很好的優(yōu)化效果；并且韌性(圖 8中純金屬與添加"La的合金"伸長率趨同)也獲得很好的優(yōu)化效果，為合金下一工序的擠出 或軋制奠定基礎(chǔ)。與此類似，添加輕稀土Ce、 Pr或Nd獲得的合金也獲得較好的優(yōu)化效果。諸如圖6-7揭示 平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金比純鑄態(tài)金屬鎂的剛度和強(qiáng)度獲得很大提高，而圖1-5揭示平 衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金比純鑄態(tài)金屬鎂的阻尼性在0 100Hz頻段內(nèi)平均降低不到1/2。2、 平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金為四種稀土合金，增加了工業(yè)上可供選擇應(yīng)用的阻尼 鎂基合金品種。相同的工藝條件，可用于生產(chǎn)四種平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金，而且，這 四種合金可以在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)互相替代，利于稀土資源高效和可持續(xù)利用，技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益 良好。3、 中等Zn含量(含鋅3%)和中等RE含量(含RE3X)的鎂-鋅-稀土合金、鑄造過程中重 力偏析和成分偏析?。槐荛_了高鋅含量或高稀土含量合金、強(qiáng)化元素總量過大帶來的重力和成 分偏析問題。僅僅選用鋅和化學(xué)性質(zhì)有類似性的輕稀土為優(yōu)化和強(qiáng)化元素，也避開了由于添加 更多元素、諸如四元或五元強(qiáng)化元素，多種元素交互作用不利于研究科學(xué)問題的弊端。不添加 市場價(jià)格高的Zr等貴金屬，性/價(jià)比適中，利于滿足市場需求。


圖1是本發(fā)明提供的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金在室溫、頻率為20赫茲與添加不同稀 十.元素之間關(guān)系代表性曲線圖。以鑄態(tài)純金屬鎂為空白對照樣品；圖l坐標(biāo)軸橫軸上的La、 Ce、200810050372.X說明書第4/6頁P(yáng)r和Nd符號，分別代表:"Mg—3wt°/。Zn—3wt%La，雜質(zhì)元素Fe、Ni、Cu和Si的總量小于0. 05wt%， 用Mg平衡總量到100%組成的鑄態(tài)合金"、"Mg—3wt%Zn_3wt% Ce，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的 總量小于0.05wrt，用Mg平衡總量到10W。組成的鑄態(tài)合金"、"Mg—3wt°/。Zn—3wt%Pr，雜質(zhì)元素 Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0.05wt%，用Mg平衡總量到100%組成的鑄態(tài)合金"和"Mg—3wtMn —3wt%，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0.05w仏用Mg平衡總量到100%組成的鑄態(tài)合 金"，而符號Mg代表冷模鑄造出的鑄態(tài)純金屬鎂。出現(xiàn)在圖2-8中橫軸上的La、 Ce、 Pr、 Nd和Mg符號與圖1中橫軸上代表含義的內(nèi)涵相同，不重復(fù)說明。圖2、 3、 4和5也為阻尼系數(shù)與添力懷同稀十元素之間關(guān)系的曲線圖。除施加于樣品的頻 率不同外，其余條件與表示方法等均相同。其中圖2、 3、 4和5的樣品施加頻率分別為40赫茲、 60赫茲、80赫茲和100赫茲。出現(xiàn)在圖2-5中橫軸上的La、 Ce、 Pr、 Nd和Mg符號、與圖1中 橫軸上代表含義的內(nèi)涵相同，不重復(fù)說明。
圖6是本發(fā)明的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金在室溫屈服強(qiáng)度與添加不同稀土元素之間關(guān) 系代表性曲線圖。以鑄態(tài)純金屬鎂為空白對照樣品。出現(xiàn)在圖6中橫軸上的La、 Ce、 Pr、 Nd和 Mg符號、與圖1中橫軸上代表含義的內(nèi)涵相同，不重復(fù)說明。圖7是本發(fā)明的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金在室溫抗拉強(qiáng)度與添加不同稀土兀素之間關(guān) 系代表性曲線圖。以鑄態(tài)純金屬鎂為空白對照樣品。出現(xiàn)在圖7中橫軸上的La、 Ce、 Pr、 Nd和 Mg符號、與圖1中橫軸上代表含義的內(nèi)涵相同，不重復(fù)說明。圖8是本發(fā)明的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金在室溫伸長率與添加不同稀土元素之間關(guān) 系代表性曲線圖。以鑄態(tài)純金屬鎂為空白對照樣品。圖9是本發(fā)明的"Mg—3wt%Zn—3wt%Pr，雜質(zhì)元素Fe、 M、 Cu和Si的總量小于0.05wt%， 用Mg平衡總量到IOOV'組成的鑄態(tài)合金"的典型金相光學(xué)照片。 ，圖10是本發(fā)明的"Mg_3wt°/。Zn—3wtWd，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0. 05wt%， 用Mg平衡總量到100%"組成的鑄態(tài)合金"的典型金相光學(xué)照片。圖ll是發(fā)明的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金中"Mg—3wt%Zn—3wt%Pr，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0. 05wt%，用Mg平衡總量到100%"組成的鑄態(tài)合金"的典型XRD分析結(jié)果。 圖12是發(fā)明的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金中"Mg—3wtn/。Zn—3wt，d，雜質(zhì)元素Fe、Ni、 Cu和Si的總量小于0. 05W%，用Mg平衡總量到100%"組成的鑄態(tài)合金"的典型M)分析結(jié)果。圖13是本發(fā)明的"Mg—3wt%Zn—3wt%La，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0. 05wtt 用Mg平衡總量到100l"組成的鑄態(tài)合金"的典型金相光學(xué)照片。圖14是本發(fā)明的"Mg—3wt%Zn—3wt%Ce，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0.05wt%， 用Mg平衡總量到100%"組成的鑄態(tài)合金"的典型金相光學(xué)照片。圖15是發(fā)明的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金中"Mg—3wt%Zn-3wt%La，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0.05wt%，用Mg平衡總量到IOOV'組成的鑄態(tài)合金"的典型XRD分析結(jié)果。圖16是發(fā)明的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金中"Mg—3wiSZn—3wte，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0. 05n%，用Mg平衡總量到100%"組成的鑄態(tài)合金"的典型XRD分析結(jié)果。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l: '按照Mg—3wt°/。Zn—3wt%La配比進(jìn)行配料稱量。制備的步驟和條件如下以純度為99.9% 的Mg錠、純度為99.8%的Zn錠、純度為99. 5%的Mg-La中間合金錠為原料，Mg-La中間合金中 的La占中間合金重量百分比為17wt、，其余為Mg。Mg錠、Zn錠和中間合金錠原料經(jīng)分割、除油、干燥和去除氧化皮得到塊狀料；按照通式 Mg-3w線Zn-3wt《RE配比進(jìn)行稱量配料；合金熔煉在氣體保護(hù)電阻爐中進(jìn)行，先用KCl:NaCl重 量比為3:1的熔鹽清洗石墨坩堝，然后將坩堝放入到電阻爐中預(yù)熱至50(TC、通入保護(hù)氣，該保 護(hù)氣組成為0)2氣體的體積分?jǐn)?shù)占50%、 SF6氣體的體積分?jǐn)?shù)占0.3%、用空氣平衡體積分?jǐn)?shù)至100%; 隨后裝入鎂塊升溫至72(TC，待Mg塊全部熔化后升溫至75(TC，依次加入Zn塊和Mg-La中間合金 塊，再升溫至78(TC后，攪拌1分鐘，在78(TC靜置30 min，停止對爐供熱、待爐溫降溫至72(TC， 將合金擋渣澆鑄在事先預(yù)熱至30(TC的鑄鐵模具中，模具空冷至室溫，合金出模，獲得Mg—3wt"/。Zn -3wt%La平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金。該Mg—3wt。/。Zn—3^/丄a平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的阻尼性能在MAK-04型粘彈分析 儀上測定，其阻尼樣品尺寸為直徑6,、高度為2(kn;同時(shí)，以鑄態(tài)純金屬鎂為空白樣品對照 測定。在溫度為室溫、頻率為20赫茲、40赫茲、60赫茲、80赫茲和80赫茲下，Mg—3禮n _3wt%U平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的阻尼系數(shù)與鑄態(tài)純金屬鎂阻尼系數(shù)列于表1。在室溫下，Mg—3w^Zn—3wtla平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的抗拉強(qiáng)度(o b)為 136MPa、屈服強(qiáng)度(o 。.2)為96 MPa，伸長率(S )為4%。表1實(shí)施例1中Mg—3wt°/。Zn—3wt%La 與鑄態(tài)純金屬鎂在0 100Hz頻段內(nèi)阻尼系數(shù)(tenS)指標(biāo)20Hz衡60Hz80Hz100HzMg—3wt%Zn—3wt% U平衡 優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的 阻尼系數(shù)(tanS)0. 03080. 02990. 。2910. 02820. 0273鑄態(tài)純金屬鎂的 阻尼系數(shù)(tanS)0. 05150. 04630. 04240. 04110. 0407實(shí)施例2:與實(shí)施例1所不同的是用"Mg—3wt°/。Zn—3wt%Ce合金體系"替換"Mg_3wt%Zn—3wt% La 合金"體系；其中Mg-Ce中間合金屮的Ce占中間合金23wt^;其余操作條件同實(shí)施例1。室溫下,Mg—3w^Zn—3wte平衡優(yōu)化的—元增強(qiáng)阻尼鎂合金在0 100Hz頻段內(nèi)阻尼系數(shù) 列于表2。室溫下，Mg—3wt5。Zn—3wtn/aCe平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的抗拉強(qiáng)度(o J為108MPa、 屈服強(qiáng)度(o ,2)為72 MPa，伸長率(S )為1,8%。表2實(shí)施例2中Mg—3Wt°/。Zn—3Wt% Ce平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金 與鑄態(tài)純金屬鎂在0 100Hz頻段內(nèi)阻尼系數(shù)(tanS)指標(biāo)20Hz鄉(xiāng)z60Hz隱100HzMg—3wt.。/。Zn—3wt% Ce平衡 優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的 阻尼系數(shù)(tanS)0. 04330. 03810. 03850.0340. 0305實(shí)施例3:與實(shí)施例1所不同的是用"Mg—3wt°/。Zn_3wt%Pr合金體系"替換"Mg—3wt%Zn —3wtUa合金"體系；其中Mg-Pr中間合金中的Pr占中間合金20wt^;其余操作條件同實(shí)施室溫下，Mg—3wt°/。Zn—3wt%Pr平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金在0 100Hz頻段內(nèi)阻尼系數(shù) 列于表3。室溫下，Mg—3w線Zn—3wt。/。Pr平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金抗拉強(qiáng)度(o b)為134MPa、 屈服強(qiáng)度(o 。.2)為87 MPa，伸長率(S )為2.7%。表3實(shí)施例3中Mg—3wt%Zn—3wt%Pr平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金與鑄態(tài)純金屬鎂在0 100Hz頻段內(nèi)阻尼系數(shù)(tan5)指標(biāo)20Hz 60Hz80Hz聽zMg—3wt%Zn—3wt% Pr平衡優(yōu) 化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的 阻尼系數(shù)(tanS)0. 0440. 04330. 04230. 03920. 0354實(shí)施例4:與實(shí)施例1所不同的是用"Mg—3wt%Zn—3wt%Nd合金體系"替換"Mg—3wt%Zn—3wt% La 合金"體系；其中Mg-Nd中間合金中的Nd占中間合金28wt^;其余操作條件同實(shí)施例1。室溫下，Mg—3Wt%Zn—3wt%Nd鑄態(tài)平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金在0 1(Xfflz頻段內(nèi)阻 尼系數(shù)列于表4。室溫下，Mg—3wt%Zn—3w，d平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金抗拉強(qiáng)度(o b)為lllMPa、 屈服強(qiáng)度(o 。.2)為63MPa，伸長率(S )為2.3%。表4實(shí)施例4中Mg—3wt%Zn—3wt%Nd平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金 與鑄態(tài)純金屬鎂在0 100Hz頻段內(nèi)阻尼系數(shù)(tanS)指標(biāo)20Hz40Hz60Hz80Hz臓zMg—3wt%Zn—3wt% Nd平衡 優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的 阻尼系數(shù)(tanS)0. 05020. 0430. 04090. 03950. 038權(quán)利要求
1、平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金，其特征在于，其組成通式表示為Mg-3wt％Zn-3wt％RE；所述的RE為La、Ce、Pr或Nd，雜質(zhì)元素Fe、Ni、Cu和Si的總量小于0.05wt％，用Mg平衡總量到100％。
2、 如權(quán)利要求l所述的平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟和 條件如卜.1) 原料為:純度為99.9%的Mg錠，純度為99.98T。的金屬Zn錠，純度均為99. 5%的Mg-La、 Mg-Ce、 Mg-Pr和Mg-Nd中間合金錠，所述的中間合金錠中稀土分別占中間合金重量百分比為 Mg-La中間合金中的La占17wt。/^ Mg-Ce中間合金中的Ce占23wt^; Mg-Pr中間合金中的Pr 古20wt%; Mg-Nd中間合金中的Nd占28wt%;金屬M(fèi)g錠-，2) 金屬M(fèi)g錠、金屬Zn錠和中間合金錠經(jīng)分割，除油，干燥和去除氧化皮得到塊狀料；按照 通式Mg-3wtAZn- 3wt%RE配比進(jìn)行稱量配料；合金熔煉在氣體保護(hù)電阻爐中進(jìn)行，先用KCl:NaCl 重量比為3:1的熔鹽清洗石墨坩堝，然后將坩堝放入到電阻爐中預(yù)熱至50(TC，通入保護(hù)氣體， 該保護(hù)氣體的組成為C02氣體的體積分?jǐn)?shù)為5將，SF6氣體的體積分?jǐn)?shù)為0.31用空氣平衡體積分 數(shù)至100%;隨后裝入鎂塊升溫至72(TC，待Mg塊全部熔化后升溫至750。C，依次加入Zn塊和Mg-RE 中間合金塊，再升溫至78(TC后，攪拌1分鐘，在78(TC靜置30 停止對爐供熱，待爐溫降溫 至72(TC，將合金擋渣澆鑄在事先預(yù)熱至30(TC的鑄鐵模具中，模具空冷至室溫，合金出模，獲 得平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及平衡優(yōu)化的二元增強(qiáng)阻尼鎂合金及其制備方法。該合金組成通式表示為Mg-3wt％Zn-3wt％RE；所述的RE為La、Ce、Pr或Nd，雜質(zhì)元素Fe、Ni、Cu和Si的總量小于0.05wt％，用Mg平衡總量到100％。設(shè)計(jì)和制備中等剛度、中等強(qiáng)度、上中等阻尼性能和中等原料成本的二元增強(qiáng)阻尼鎂基合金的方法，得到的該合金有利于平衡優(yōu)化剛度、寬頻段、寬的應(yīng)變振幅、寬溫度區(qū)間、強(qiáng)度、足夠耐高溫、抗蠕變、韌性、價(jià)格、利于防腐處理和利于熱加工等實(shí)際應(yīng)用中需求的要素，利于解決工業(yè)上可供選擇的阻尼鎂基合金品種不多以及稀土資源選擇利用或替代利用性不足的問題。
文檔編號C22C23/00GK101240391SQ20081005037
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者吳耀明, 孟凡巖, 潔 楊, 畢廣利, 王立東, 王立民 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所