專利名稱：一種鎂合金及其熔煉、熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金及其工藝方法，具體地說，涉及一種鎂鈣鋅合金及其熔煉和熱處理工藝。
背景技術(shù)：
在工業(yè)材料領(lǐng)域，鎂作為一種最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，性能優(yōu)異，資源豐富，在航天、電子、汽車、家電等各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。盡管如此，由于受抗蝕性能、材料制備以及加工技術(shù)等多種因素的制約，鎂的發(fā)展?jié)摿蛯?shí)際應(yīng)用存在很大的差異。

純鎂在工業(yè)應(yīng)用中的主要問題有:一、純鎂有很差的機(jī)械性能，不能達(dá)到工業(yè)零件對抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的要求；二、純鎂晶粒比較粗大并且分布不均勻，對強(qiáng)度和力學(xué)性能極其不利，因此晶粒需要細(xì)化。為了改善這些問題，學(xué)界開始研究鎂的表面改性處理方法，但僅僅做表面處理不能從根本上解決問題，經(jīng)過各種實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一個提高鎂性能的有效手段:合金化，目前市場急需一種具有質(zhì)量輕、導(dǎo)電性好、熱性好、耐沖擊、價(jià)格便宜及環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)的鎂合金產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種鎂合金，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中純鎂機(jī)械性能差、強(qiáng)度和力學(xué)性能不佳的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鎂合金，按重量百分比計(jì)包含:0.5 1.5% 鈣；0.5 2.5% 鋅；其中直至100%的余量是鎂。需要說明的是，直至100重量％的余量包括鎂以及不可避免的雜質(zhì)，這樣的雜質(zhì)可來自于合金的制造過程或來自已經(jīng)存在于原料中的雜質(zhì)。鈣是提高鎂合金性能的典型合金因素，起到重要的作用:第一:Ca在Mg中有很低的固溶度，加入少量的鈣能有效的細(xì)化晶粒，顯著改善純鎂的晶粒尺寸、形狀;第二:可以增強(qiáng)高溫下鎂合金的抗氧化性，表面可以形成復(fù)合保護(hù)膜MgO+CaO，加強(qiáng)保護(hù)作用；第三:可改變抗蠕變性能，在鎂合金中加入Ca后形成的Mg2Ca化合物，為六方晶體結(jié)構(gòu)，與純鎂結(jié)構(gòu)相似。Mg2Ca有很好的熱穩(wěn)定性，與基體形成牢固界面，起到釘扎的作用，從而使合金整體蠕變抗力提高；第四:在鑄造過程中，形成的Mg2Ca相還能夠起到阻燃作用，但對抗腐蝕性不利，所以要適量加入。研究發(fā)現(xiàn)，元素Ca對AZ91D鎂合金的組織結(jié)構(gòu)、腐蝕性能及其力學(xué)性能的影響。當(dāng)Ca的加入量小于1.0%時(shí)，鎂合金的抗拉強(qiáng)度及延伸率隨含量的增加得到提高，當(dāng)Ca的加入量達(dá)到1.0%時(shí)，抗拉強(qiáng)度和延伸率達(dá)到最高，當(dāng)Ca的加入量超過1.0%時(shí)，抗拉強(qiáng)度和延伸率均下降。Mg-Zn是重要的鎂合金系，Zn在Mg中有很大的固溶度，并且隨溫度降低而明顯降低，Zn能提高液體的流動性、合金的機(jī)械性能，改善鑄件品質(zhì)，并且容易與其它合金元素形成化合物，進(jìn)一步加強(qiáng)固溶強(qiáng)化的作用，提高合金的耐蝕性，生成化合物MgZn還能起到固溶強(qiáng)化與時(shí)效強(qiáng)化的雙重效果。國外研究時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)在鎂合金中加入少量的Zn時(shí)，可以使基體的電位適當(dāng)?shù)奶岣撸蚨V合金的耐蝕性也提高。另外，本發(fā)明還提供一種鎂合金的熔煉工藝，所述鎂合金按重量百分比計(jì)包含:0.5 1.5% 鈣；0.5 2.5% 鋅；其中直至100%的余量是鎂；需要說明的是，直至100重量％的余量包括鎂以及不可避免的雜質(zhì)，這樣的雜質(zhì)可來自于合金的制造過程或來自已經(jīng)存在于原料中的雜質(zhì)。其熔煉工藝具體步驟如下:(I)將鎂錠分割成小塊，去掉鎂錠表面的雜質(zhì)和氧化皮，將金屬鋅和金屬鈣分別稱量好待用；(2)熔煉前，將石墨坩堝與模具預(yù)熱到280 290°C ； (3 )熔煉時(shí)，首先將鎂塊放入坩堝，置于爐中，抽真空完成后，接著充入高純氬氣和六氟化硫氣體的混合氣體；(4)加熱至純鎂塊完全熔化，此后升溫到700 740V，攪拌3 8min ；(5)用鋁箔將金屬鈣包好，迅速加入到鎂溶液的底部，3 Smin后加入鋅塊，攪拌，拔渣，最終溫度升高到750 800°C時(shí)保溫8 12min ；
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(6)將熔融液體降溫至在700 740 V，保溫3 8min，開爐取出模具，然后將熔融液體澆入到模具中，待模。另外，本發(fā)明還提供一種鎂合金的熱處理工藝，所述鎂合金按重量百分比計(jì)包含:0.5 1.5% 鈣；0.5 2.5% 鋅；其中直至100%的余量是鎂；需要說明的是，直至100重量％的余量包括鎂以及不可避免的雜質(zhì)，這樣的雜質(zhì)可來自于合金的制造過程或來自已經(jīng)存在于原料中的雜質(zhì)。其熱處理工藝具體步驟如下:(I)均勻化退火:將所述鎂合金置于氫氣管式爐中熱處理3 8h，熱處理溫度為300 350。。；(2)固溶處理:將合金繼續(xù)金相熱處理5 10h，熱處理溫度為400 500°C，取出后在60 75 °C的恒溫水浴中冷卻。本發(fā)明一種鎂合金的優(yōu)點(diǎn)是:一、提高合金的機(jī)械性能，為其在在工業(yè)上的應(yīng)用開拓了廣闊前景；二、改善合金的鑄造性能，由于純鎂的熔點(diǎn)高，收縮量大，流動性差，并且在150°C溫度以上強(qiáng)度明顯下降的缺點(diǎn)，采用合金化的方法能使鎂合金的液相溫度降低，流動性增力口，收縮傾向減少，鑄造性能提聞;三、增加合金的抗蠕變性能。本發(fā)明一種鎂合金的熱處理工藝的優(yōu)點(diǎn)是:可以充分發(fā)揮合金元素的作用，減小鎂合金鑄件的內(nèi)應(yīng)力，消除鑄造過程中產(chǎn)生的缺陷從而使鎂合金產(chǎn)生強(qiáng)化，需要對鎂合金
鑄錠進(jìn)行熱處理。


圖1所示為本發(fā)明一種鎂合金制成的可生物降解氣道支架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為實(shí)施例3中球囊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖提供本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1預(yù)備制作鎂合金I，本實(shí)驗(yàn)以鎂錠為主要成分(見表1-1)，金屬鈣和金屬鋅為合金
元素，在保護(hù)氣(高純氬氣99.5%，六氟化硫0.05%)下，制備鎂鈣鋅合金，所用實(shí)驗(yàn)材料與、
重量及藥品如表1-2所示，本實(shí)驗(yàn)所用到的主要設(shè)備列于表1-3。表1-1純鎂錠的成分
權(quán)利要求
1.一種鎂合金，其特征在于，按重量百分比計(jì)包含:.0.5 1.5% 鈣；.0.5 2.5% 鋅； 其中直至100%的余量是鎂。
2.一種鎂合金的熔煉工藝，其特征在于，所述鎂合金按重量百分比計(jì)包含:.0.5 1.5% 鈣；.0.5 2.5% 鋅； 其中直至100%的余量是鎂； 其熔煉工藝具體步驟如下: (1)將鎂錠分割成小塊，去掉鎂錠表面的雜質(zhì)和氧化皮，將金屬鋅和金屬鈣分別稱量好待用； (2)熔煉前，將石墨坩堝與模具預(yù)熱到280 290V ； (3 )熔煉時(shí)，首先將鎂塊放入坩堝，置于爐中，抽真空完成后，接著充入高純氬氣和六氟化硫氣體的混合氣體； (4)加熱至純鎂塊完全熔化，此后升溫到70(T740°C，攪拌:T8 min ； (5)用鋁箔將金屬鈣包好，迅速加入到鎂溶液的底部，31min后加入鋅塊，攪拌，拔渣，最終溫度升高到75(T800°C時(shí)保溫8 12 min ； (6)將熔融液體降溫至在70(T740°C，保溫:Γ8 min，開爐取出模具，然后將熔融液體澆入到模具中，待模。
3.一種鎂合金的熱處理工藝，其特征在于，所述鎂合金按重量百分比計(jì)包含:.0.5 1.5% 鈣；.0.5 2.5% 鋅； 其中直至100%的余量是鎂； 其熱處理工藝具體步驟如下: (I)均勻化退火:將所述鎂合金置于氫氣管式爐中熱處理:T8h，熱處理溫度為.300 350 V ； (2)固溶處理:將合金繼續(xù)金相熱處理5 10 h，熱處理溫度為40(T500 °C，取出后在.60^75 0C的恒溫水浴中冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎂合金，按重量百分比計(jì)包含0.5～1.5%鈣；0.5～2.5%鋅；其中直至100%的余量是鎂；還提供一種鎂合金的熔煉工藝，步驟如下(1)鎂錠切塊去雜質(zhì)，鋅、鈣稱量待用；(2)將坩堝與模具預(yù)熱；(3)將鎂塊放入坩堝，置于爐中，抽真空完成后，充入混合氣體；(4)加熱至鎂塊完全熔化，再升溫?cái)嚢瑁?5)用鋁箔將金屬鈣包好，加入鎂溶液的底部，再加入鋅塊，攪拌，拔渣，溫度升高后保溫；(6)將熔融液體降溫后再保溫，開爐取模，將熔融液體澆入到模具中，待模；還提供一種鎂合金的熱處理工藝，步驟如下(1)均勻化退火；(2)固溶處理。本發(fā)明鎂合金的優(yōu)點(diǎn)是提高合金的機(jī)械性能；改善鑄造性能；增加合金的抗蠕變性能。
文檔編號C22F1/06GK103243251SQ201310195038
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月21日
發(fā)明者陸兆輝, 徐志偉, 王順民, 薛邦德 申請人:上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心