一種新型增強鎂合金及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種新型增強鎂合金，按照重量百分比含量含有：Y：0.7-0.9%，Al：6.3-6.5%，Mn：4.2-4.8%，Zn：3.1-3.3%，Cr：3.2-4.2%，Ca：2.3-2.5%，Co：1.3-1.5%，La：1.2-1.4%，W：0.4-0.6%，Mo：0.45-0.55%，Ni：0.21-0.42%，V：0.23-0.43%，Cu：1.8-2.8%，氮化硼納米管顆粒：18-20%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90-150μm；本發(fā)明還提出該合金的制作方法，本合金具有很好的力學性能。
【專利說明】一種新型增強鎂合金及其制作方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鎂合金材料領域，尤其是一種新型增強鎂合金及其制作方法。

【背景技術】
[0002]鎂合金作為最輕質(zhì)的商用金屬工程結構材料，因其具有比重輕、比強度比剛度高、阻尼減振降燥能力強、液態(tài)成型性能優(yōu)越和易于回收利用等優(yōu)點，被譽為21世紀“綠色結構材料”。但鎂合金拉伸強度和屈服強度低，限制了其在工業(yè)領域的應用。因此提高鎂合金的強度，使其具有良好的力學性能，成為了鎂合金開發(fā)的熱點，為了增強鎂合金的力學性能，提高其應用范圍，必須對鎂合金進行強化處理，常用的方法有很多，例如沉淀強化法、晶粒細化法、熱壓法，摻雜增強劑法。摻雜增強劑法，一般是向鎂合金中添加顆?；蚶w維來增強其力學性能，而纖維增強鎂合金，工藝復雜，成本高，機械加工困難等缺點限制了其應用。因此，有必要進一步研究開發(fā)新型的增強鎂合金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種新型增強鎂合金及其制作方法。
[0004]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種新型增強鎂合金，按照重量百分比含量含有:Y:0.7-0.9%，Al:6.3-6.5%，Mn:4.2-4.8%, Zn:3.1-3.3%, Cr:3.2-4.2%, Ca:2.3-2.5%, Co:1.3-1.5%, La:1.2-1.4%, W:0.4-0.6%, Mo:0.45-0.55 %, Ni:0.21-0.42%, V:0.23-0.43%, Cu:1.8-2.8%，氮化硼納米管顆粒:18-20%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90-150 μ m。
[0005]更進一步的，按照重量百分比含量含有:Y:0.7%’Al:6.3%, Mn:4.2%，Zn:3.1%, Cr:
3.2%, Ca:2.3%, Co:1.3%, La:1.2%, W:0.4%, Mo:0.45%, Ni:0.21%, V:0.23%, Cu:1.8%，氮化硼納米管顆粒:18%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90 μ m。
[0006]所述的新型增強鎂合金的制作方法，包括以下步驟:
(1)原料準備:按照重量百分比含量進行原料準備，所述原料為純Mg錠、Mg-Y中間合金、純Al錠、純ZruAl-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、純Mo、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、純N1、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆粒;
(2)預熱:將氮化硼納米管顆粒700-720°C預熱3小時；
(3)熔煉:采用氣體保護氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為780-800°C，先在熔煉爐中加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后；依次加入純Al錠、純Zn、純Mo、純Ni，待完全熔化后；再依次加入Mg- Y中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Cu中間合金，待所有原料完全熔化后攪拌均勻；再將預熱后的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中攪拌均勻，將攪拌摻雜后的鎂合金熔液靜置15-30分鐘；
(4)精煉:將熔煉爐清洗干凈并預熱至810~820°C再放入鎂合金進行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉劑，精煉時間為8-12分鐘，精煉完后在800~810°C保溫靜置12~14分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為:BaC12:11~15%;CaC03:8~10% ；MgC12:30-40% ；余量為KCl ；
(5)制坯件:將鎂合金精煉液澆鑄到預熱溫度為410-430°C的鐵模具中，澆鑄溫度為760-7800C，制造出規(guī)格為Φ Im,長度為5m的鑄件，把鑄件放在460_480°C范圍內(nèi)進行28-30小時固溶處理，然后進行水淬，將淬火后的鑄件放入到250°C的電阻爐中人工時效45小時，制得續(xù)合金還件；
(6)變形處理:a.高溫鍛造開坯:加熱坯料至溫度為460~480°C保溫3~6h;進行兩向鍛造開還，鍛造成厚度為1cm的厚板；道次壓下量為45%,每2道次鍛造后退火2.5h,退火溫度為460-480°C ；b.加熱軋輥至溫度為400-430°C ；c.加熱厚板至溫度為510_530°C，保溫45-55分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成5cm薄板，軋輥速度為lm/s ；每道次軋制壓下量為26-28%，每道次軋制后回爐退火，退火溫度為460~480°C，退火時間為50~60分鐘；
(7)時效處理:將軋后的薄板進行人工時效38-48h，時效溫度為280-320°C，再在320-340°C下進行第二次時效處理，時效時間為40-45h。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明通過將氮化硼納米管添加到鎂合金中，從而得到顆粒增強型鎂合金，該鎂合金具有較高的強度和良好的機械加工性能，對應的鎂合金鑄件制造工藝步驟簡單，鎂合金鑄件成本低廉。本發(fā)明應用前景良好。

【具體實施方式】
[0008]實施例1
一種新型增強鎂合金，按照重量百分比含量含有:Y:0.7%，Al:6.3%，Mn:4.2%，Zn:3.1%，Cr:3.2%, Ca:2.3%, Co:1.3%, La:1.2%, W:0.4%, Mo:0.45%, N1:0.21%, V:0.23%, Cu:
1.8%，氮化硼納米管顆粒:18%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90 μ m。
[0009]一種新型增強鎂合金的制作方法，包括以下步驟:
(1)原料準備:按照重量百分比含量進行原料準備，所述原料為純Mg錠、Mg-Y中間合金、純Al錠、純ZruAl-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、純Mo、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、純N1、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆粒;
(2)預熱:將氮化硼納米管顆粒700°C預熱3小時；
(3)熔煉:采用氣體保護氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為780°C，先在熔煉爐中加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后；依次加入純Al錠、純Zn、純Mo、純Ni，待完全熔化后；再依次加入Mg- Y中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Cu中間合金，待所有原料完全熔化后攪拌均勻；再將預熱后的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中攪拌均勻，將攪拌摻雜后的鎂合金熔液靜置15分鐘；
(4)精煉:將熔煉爐清洗干凈并預熱至810°C再放入鎂合金進行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉劑，精煉時間為8分鐘，精煉完后在800°C保溫靜置12分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為:BaC12:11% ；CaC03:8% ；MgC12:30% ;余量為 KCl ；(5)制坯件:將鎂合金精煉液澆鑄到預熱溫度為410°C的鐵模具中，澆鑄溫度為760°C，制造出規(guī)格為Φ?πι，長度為5m的鑄件，把鑄件放在460°C范圍內(nèi)進行28小時固溶處理，然后進行水淬，將淬火后的鑄件放入到250°C的電阻爐中人工時效45小時，制得鎂合金坯件；
(6)變形處理:a.高溫鍛造開坯:加熱坯料至溫度為460°C保溫3h;進行兩向鍛造開還，鍛造成厚度為1cm的厚板；道次壓下量為45%,每2道次鍛造后退火2.5h,退火溫度為4600C ；b.加熱軋輥至溫度為400°C ;c.加熱厚板至溫度為510°C，保溫45分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成5cm薄板，軋輥速度為lm/s ;每道次軋制壓下量為26%，每道次軋制后回爐退火，退火溫度為460°C,退火時間為50分鐘；
(7)時效處理:將軋后的薄板進行人工時效38h，時效溫度為280°C，再在320°C下進行第二次時效處理，時效時間為40h。
[0010]實施例2:
一種新型增強鎂合金，按照重量百分比含量含有:Y:0.8%，Al:6.4%，Mn:4.5%，Zn:
3.2%, Cr:3.7%, Ca:2.4%, Co:1.4%, La:1.3%, W:0.5%, Mo:0.5%, N1:0.31%, V:0.33%, Cu:2.3%，氮化硼納米管顆粒:19%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為120 μ m。
[0011]一種新型增強鎂合金的制作方法，包括以下步驟:
(1)原料準備:按照重量百分比含量進行原料準備，所述原料為純Mg錠、Mg-Y中間合金、純Al錠、純ZruAl-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、純Mo、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、純N1、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆粒;
(2)預熱:將氮化硼納米管顆粒710°C預熱3小時；
(3)熔煉:采用氣體保護氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為790°C，先在熔煉爐中加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后；依次加入純Al錠、純Zn、純Mo、純Ni，待完全熔化后；再依次加入Mg- Y中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Cu中間合金，待所有原料完全熔化后攪拌均勻； 再將預熱后的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中攪拌均勻，將攪拌摻雜后的鎂合金熔液靜置23分鐘；
(4)精煉:將熔煉爐清洗干凈并預熱至815°C再放入鎂合金進行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉劑，精煉時間為10分鐘，精煉完后在805°C保溫靜置13分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為:BaC12:13% ；CaC03:9% ；MgC12:35% ;余量為 KCl ；
(5)制坯件:將鎂合金精煉液澆鑄到預熱溫度為420°C的鐵模具中，澆鑄溫度為770°C，制造出規(guī)格為Φ?πι，長度為5m的鑄件，把鑄件放在470°C范圍內(nèi)進行29小時固溶處理，然后進行水淬，將淬火后的鑄件放入到250°C的電阻爐中人工時效45小時，制得鎂合金坯件；
(6)變形處理:a.高溫鍛造開坯:加熱坯料至溫度為470°C保溫5h;進行兩向鍛造開還，鍛造成厚度為1cm的厚板；道次壓下量為45%,每2道次鍛造后退火2.5h,退火溫度為4700C ；b.加熱軋輥至溫度為420°C ；c.加熱厚板至溫度為520°C，保溫50分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成5cm薄板，軋輥速度為lm/s ;每道次軋制壓下量為27%，每道次軋制后回爐退火，退火溫度為470°C,退火時間為55分鐘；
(7)時效處理:將軋后的薄板進行人工時效43h，時效溫度為300°C，再在330°C下進行第二次時效處理，時效時間為43h。
[0012]實施例3:
一種新型增強鎂合金，按照重量百分比含量含有:Y:0.9%，Al:6.5%，Mn:4.8%，Zn:3.3%, Cr:4.2%, Ca:2.5%, Co:1.5%, La:1.4%, W:0.6%, Mo:0.55%, N1:0.42%, V:0.43%, Cu:
2.8%，氮化硼納米管顆粒:20%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為150 μ m。
[0013]一種新型增強鎂合金的制作方法，包括以下步驟:
(1)原料準備:按照重量百分比含量進行原料準備，所述原料為純Mg錠、Mg-Y中間合金、純Al錠、純ZruAl-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、純Mo、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、純N1、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆粒;
(2)預熱:將氮化硼納米管顆粒720°C預熱3小時；
(3)熔煉:采用氣體保護氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為800°C，先在熔煉爐中加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后；依次加入純Al錠、純Zn、純Mo、純Ni，待完全熔化后；再依次加入Mg- Y中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Cu中間合金，待所有原料完全熔化后攪拌均勻；再將預熱后的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中攪拌均勻，將攪拌摻雜后的鎂合金熔液靜置30分鐘；
(4)精煉:將熔煉爐清洗干凈并預熱至820°C再放入鎂合金進行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉劑，精煉時間為12分鐘，精煉完后在810°C保溫靜置14分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為:BaC12:15% ；CaC03:10% ；MgC12:40% ;余量為 KCl ；
(5)制坯件:將鎂合金精煉液澆鑄到預熱溫度為430°C的鐵模具中，澆鑄溫度為780V’制造出規(guī)格為Φ?πι，長度為5m的鑄件，把鑄件放在480°C范圍內(nèi)進行28-30小時固溶處理，然后進行水淬，將淬火后的鑄件放入到250°C的電阻爐中人工時效45小時，制得鎂合金坯件；
(6)變形處理:a.高溫鍛造開坯:加熱坯料至溫度為480°C保溫6h;進行兩向鍛造開還，鍛造成厚度為1cm的厚板；道次壓下量為45%,每2道次鍛造后退火2.5h,退火溫度為4800C ；b.加熱軋輥至溫度為430°C ；c.加熱厚板至溫度為530°C，保溫55分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成5cm薄板，軋輥速度為lm/s ;每道次軋制壓下量為28%，每道次軋制后回爐退火，退火溫度為480°C,退火時間為60分鐘；
(7)時效處理:將軋后的薄板進行人工時效48h，時效溫度為320°C，再在340°C下進行第二次時效處理，時效時間為45h。
[0014]實施例1-3得到的合金的性能列于下表實施例1抗拉強度I屈服強度I硬度
1_445MPa 380MPa 47HB
2?75MPa 387MPa 46HB
3|653MPa |403MPa |54HB
【權利要求】
1.一種新型增強鎂合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有:Υ:0.7-0.9%，Al:6.3-6.5%, Mn:4.2-4.8%, Zn:3.1-3.3%, Cr:3.2-4.2%, Ca:2.3-2.5%, Co:1.3-1.5%, La:1.2-1.4%, W:0.4-0.6%, Mo:0.45-0.55%, Ni:0.21-0.42%, V:0.23-0.43%, Cu:1.8-2.8%，氮化硼納米管顆粒:18-20%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90-150 μ m。
2.如權利要求1所述的新型增強鎂合金，其特征在于:按照重量百分比含量含有:Y:0.7%, Al:6.3%, Mn:4.2%, Zn:3.1%，Cr:3.2%, Ca:2.3%, Co:1.3%, La:1.2%, W:0.4%, Mo:0.45%，N1:0.21%，V:0.23%，Cu:1.8%，氮化硼納米管顆粒:18%，余量為Mg，所述氮化硼納米管顆粒的尺寸為90 μ m。
3.如權利要求1-2所述的新型增強鎂合金的制作方法，其特征在于: (1)原料準備:按照重量百分比含量進行原料準備，所述原料為純Mg錠、Mg-Y中間合金、純Al錠、純ZruAl-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、純Mo、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、純N1、Al-Cu中間合金、氮化硼納米管顆粒; (2)預熱:將氮化硼納米管顆粒700-720°C預熱3小時； (3)熔煉:采用氣體保護氣氛在電阻爐中熔煉合金，熔煉溫度為780-800°C，先在熔煉爐中加入純Mg錠，待純鎂錠完全熔化后；依次加入純Al錠、純Zn、純Mo、純Ni，待完全熔化后；再依次加入Mg- Y中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Ca中間合金、Al-Co中間合金、Mg-La中間合金、Mg-W中間合金、Al-V中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Cu中間合金，待所有原料完全熔化后攪拌均勻；再將預熱后的氮化硼納米管顆粒摻雜到熔煉的鎂合金熔液中攪拌均勻，將攪拌摻雜后 的鎂合金熔液靜置15-30分鐘； (4)精煉:將熔煉爐清洗干凈并預熱至810~820°C再放入鎂合金進行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉劑，精煉時間為8-12分鐘，精煉完后在800~810°C保溫靜置12~14分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為:BaC12:11~15%;CaC03:8~10% ；MgC12:30-40% ；余量為KCl ； (5)制坯件:將鎂合金精煉液澆鑄到預熱溫度為410-430°C的鐵模具中，澆鑄溫度為760-7800C，制造出規(guī)格為Φ Im,長度為5m的鑄件，把鑄件放在460_480°C范圍內(nèi)進行28-30小時固溶處理，然后進行水淬，將淬火后的鑄件放入到250°C的電阻爐中人工時效45小時，制得續(xù)合金還件； (6)變形處理:a.高溫鍛造開坯:加熱坯料至溫度為460~480°C保溫3~6h;進行兩向鍛造開還，鍛造成厚度為1cm的厚板；道次壓下量為45%,每2道次鍛造后退火2.5h,退火溫度為460-480°C ；b.加熱軋輥至溫度為400-430°C ；c.加熱厚板至溫度為510_530°C，保溫45-55分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成5cm薄板，軋輥速度為lm/s ；每道次軋制壓下量為26-28%，每道次軋制后回爐退火，退火溫度為460~480°C，退火時間為50~60分鐘； (7)時效處理:將軋后的薄板進行人工時效38-48h，時效溫度為280-320°C，再在320-340°C下進行第二次時效處理，時效時間為40-45h。
【文檔編號】C22C1/10GK104073701SQ201410358034
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】楊攀 申請人:楊攀