專利名稱：一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金是目前可應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼減振性能優(yōu)異、導(dǎo)熱性好、易回收等優(yōu)點，在航空航天、汽車制造、家電儀表、電子通訊、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。由于鎂合金的耐熱性能差、蠕變強(qiáng)度低等缺點，在一定程度上也限制了鎂合金的進(jìn)一步應(yīng)用。當(dāng)使用溫度或環(huán)境溫度升高時，鎂合金的強(qiáng)度和抗蠕變性能大幅度下降，使其難以作為關(guān)鍵零件(如發(fā)動機(jī)中的零部件)材料在航空、航大、汽車等工業(yè)中更廣泛地應(yīng)用。因此，耐熱變形鎂合金的研究與開發(fā)已成為世界鎂工業(yè)發(fā)展中的重要方向之一。大多數(shù)鎂合金具有密排六方結(jié)構(gòu)，所以認(rèn)為鎂合金是一種難以塑性變形、壓力加工成形性能差的金屬材料。而且大多數(shù)鎂合金又具有較好的鑄造性能，使得目前鎂合金產(chǎn)品大都以鑄造特別是壓鑄方法成形，塑性成形方法加工的鎂合金產(chǎn)品很少。然而，鑄件的力學(xué)性能卻不是很理想，產(chǎn)品形狀尺寸存在一定的局限性，且容易產(chǎn)生組織缺陷，導(dǎo)致鎂合金的使用性能和應(yīng)用范圍受到了很大的限制。據(jù)國際鎂協(xié)會分析，經(jīng)過塑性成形生產(chǎn)的鎂合金產(chǎn)品比鑄造鎂合金產(chǎn)品具有更高的強(qiáng)度、更好的延展性和更多樣化的力學(xué)性能。因此，作為結(jié)構(gòu)材料的鎂合金，開發(fā)變形鎂合金產(chǎn)品是其未來長遠(yuǎn)發(fā)展的趨勢。國際上耐熱鎂合金的研究始于20世紀(jì)中期，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，耐熱鎂合金的設(shè)計理論逐漸完善，形成了以通過添加稀土、堿土、Si以及其他元素進(jìn)行合金化和形成熱穩(wěn)定性高的強(qiáng)化相來提高鎂合金耐熱性能的設(shè)計思想。稀土被普遍認(rèn)為是提高鎂合金耐熱性能最直接和最有效的合金元素，其中，Sm與鎂的原子尺寸接近，在鎂中的固溶度(最大為5.8%)比La、Ce、Pr、Nd大，可實現(xiàn)固溶強(qiáng)化等強(qiáng)化作用，從而提高鎂合金的耐熱性能。因而，稀土元素Sm在耐熱鎂合 金中的顯著作用逐漸引起了眾多研究者的重視。研究發(fā)現(xiàn)=Al2Sm金屬間化合物可有效提高鎂合金的室溫與高溫性能，但稀土元素Sm含量達(dá)到l_2wt%后，Al2Sm相的數(shù)量逐漸增多、尺寸不斷長大并趨于偏聚，使得鎂合金的抗高溫蠕變性能下降。超聲原位合成法是一種最近發(fā)展起來制備高性能材料的新方法，其原理是利用不同元素或化學(xué)物之間在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而在金屬基體內(nèi)生成一種或幾種陶瓷相或顆?；蚪饘匍g化合物，并在高能超聲的聲空化效應(yīng)和聲流效應(yīng)作用下，顯著改善與細(xì)化增強(qiáng)顆粒的形貌與尺寸，提高增強(qiáng)顆粒在熔體中均勻分散性，以達(dá)到改善合金性能的目的。超聲原位在含Sm的耐熱鎂合金中的應(yīng)用，能有效的細(xì)化原位生成的強(qiáng)化相并促進(jìn)其均勻分散，有望進(jìn)一步提高鎂合金的抗高溫蠕變性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法，其特征制備方法為:一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的方法，其特征制備方法為:在溫度720°C 780°C時，將Mg-Sm中間合金加入到鎂合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為600 1200W的條件下，超聲10 15min，將熔體溫度降至660°C 680°C，澆鑄成鑄錠。將上述鑄錠進(jìn)行均勻化處理，再預(yù)熱后擠壓。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法，其特征制備方法為:在溫度720°C 780°C時，將Mg-Sm中間合金加入到鎂合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為600 1200W的條件下，超聲10 15min，將熔體溫度降至660°C 680℃，澆鑄成鑄錠。將上述鑄錠進(jìn)行均勻化處理，再預(yù)熱后擠壓。鎂合金成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):A1:2.8-3.8%, Zn:0.6-1.4%, Mn:0.4-0.8%，其中稀土元素Sm占權(quán)利要求1所制備的稀土耐熱鎂合金總重量的:1.0-3.0%。本發(fā)明的技術(shù)效果是:采用本發(fā)明得到的稀土耐熱鎂合金組織中晶粒細(xì)小，生成的Al2Sm顆粒尺寸細(xì)小且分布均勻，合金的高溫性能得到顯著改善，而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
具體實施例方式一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法
實施實例1:在溫度720°C時，將Mg-Sm中間合金加入到鎂合金熔體中(其中Sm占最終稀土耐熱鎂合金總重量的1.0%)，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為600W的條件下，超聲lOmin，將熔體溫度降至660°C，澆鑄成鑄錠。將上述鑄錠進(jìn)行均勻化處理，處理溫度為400°C，保溫時間8 h ;再預(yù)熱后擠壓，預(yù)熱溫度為380°C，預(yù)熱時間為Ih ;擠壓溫度為400°C，擠壓比6.25，擠壓速度為lOmm/s。上述方法制備的鎂合金抗拉強(qiáng)度為208MPa。實施實例2:在溫度780°C時，將Mg-Sm中間合金加入到鎂合金熔體中(其中Sm占最終稀土耐熱鎂合金總重量的2.0%)，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800W的條件下，超聲15min，將熔體溫度降至680°C，澆鑄成鑄錠。將上述鑄錠進(jìn)行均勻化處理，處理溫度為380°C，保溫時間8 h ;再預(yù)熱后擠壓，預(yù)熱溫度為400°C，預(yù)熱時間為2h ；擠壓溫度為420°C，擠壓比45，擠壓速度為15mm/s。上述方法制備的鎂合金抗拉強(qiáng)度為215MPa。實施實例3:在溫度760°C時，將Mg-Sm中間合金加入到鎂合金熔體中(其中Sm占最終稀土耐熱鎂合金總重量的3.0%)，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800W的條件下，超聲lOmin，將熔體溫度降至660°C，澆鑄成鑄錠。將上述鑄錠進(jìn)行均勻化處理，處理溫度為400°C，保溫時間10 h ;再預(yù)熱后擠壓，預(yù)熱溫度為400°C，預(yù)熱時間為Ih ；擠壓溫度為420°C，擠壓比6.25，擠壓速度為20mm/s。上述方法制備的鎂合金抗拉強(qiáng)度為195MPa。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法，其特征是制備方法為:在溫度720°c 780°C時，將Mg-Sm中間合金加入到鎂合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為600 1200W的條件下，超聲10 15min，將熔體溫度降至660°C 680°C，澆鑄成鑄錠，將上述鑄錠進(jìn)行均勻化處理，再預(yù)熱后擠壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法，其特征是鎂合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)成分為:A1:2.8-3.8%，Zn:0.6-1.4%，Mn:0.4-0.8%，其中稀土元素Sm占權(quán)利要求1所制備的稀土耐熱鎂合金總重量的:1.0-3.0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法，其特征是所述均勻化處理溫度為380 400°C，保溫時間為8 10 h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法，其特征是所述預(yù)熱擠壓，預(yù)熱溫度為380 400°C，預(yù)熱時間為l_2h ;擠壓溫度為400 420°C，擠壓比為6 45，擠壓速度為6 20mm /S。
全文摘要
一種高強(qiáng)耐熱鎂合金的制備方法，其特征制備方法為在溫度720℃～780℃時，將Mg-Sm中間合金加入到鎂合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為600～1200W的條件下，超聲10～15min，將熔體溫度降至660℃～680℃，澆鑄成鑄錠。將上述鑄錠進(jìn)行均勻化處理，再預(yù)熱后擠壓。本發(fā)明的技術(shù)效果是采用本發(fā)明得到的稀土耐熱鎂合金組織中晶粒細(xì)小，生成的Al2Sm顆粒尺寸細(xì)小且分布均勻，合金的高溫性能得到顯著改善，而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
文檔編號C22C1/03GK103074530SQ201210345660
公開日2013年5月1日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者胡志, 閆洪 申請人:南昌大學(xué)