本發(fā)明涉及鎂合金制備技術(shù)，具體為一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

鎂合金特點(diǎn)是最輕的實(shí)用金屬材料，密度小，比強(qiáng)度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的耐腐蝕性能好。鎂合金廣泛應(yīng)用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中，達(dá)到輕量化的目的。

但是，目前鎂合金的應(yīng)用還存在著有待于解決的技術(shù)難點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：1、強(qiáng)度不夠高，不能用于重要結(jié)構(gòu)件的制造；2、在高溫下使用性能明顯下降，長(zhǎng)期工作溫度不能超過120℃；3、耐蝕性尤其是耐電化學(xué)腐蝕性能不高。以上這些嚴(yán)重制約了鎂合金在汽車及軍工等領(lǐng)域更進(jìn)一步的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鎂合金存在強(qiáng)度差、耐高溫性差且耐電化學(xué)腐蝕性能低的問題，提供了一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金及其制備方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：釓 8.0-11.0 wt.%，釔 2.0-6.0 wt.%，鋯 0.4-1.0wt.%，鎳 0.001-0.002 wt.%，鐵 0.001-0.005wt.%，余量為鎂和不可避免的雜質(zhì)。

鎂合金中加入釓可顯著提高合金的強(qiáng)度及耐熱性能。與鎂可形成二次相Mg3Gd、Mg2Gd、Mg5Gd，起第二相強(qiáng)化作用。

釔與鎂均為密排六方晶格，晶格常數(shù)很接近，原子半徑也相差不大。根據(jù)金屬結(jié)晶原理中晶粒形核核心“尺寸結(jié)構(gòu)相匹配”原則，釔可成為α-Mg異質(zhì)結(jié)晶核心，阻礙晶粒長(zhǎng)大，對(duì)鎂合金有較好的細(xì)化晶粒作用，可改善合金組織中的第二相分布形態(tài)，從而可提高合金的強(qiáng)度。在鎂釓合金中當(dāng)釔含量超過3%時(shí)，可生成大量Mg5(Gd , Y)相，峰值點(diǎn)處抗拉強(qiáng)度的顯著提高主要是由于存在細(xì)小分散β- Mg5(Gd , Y)沉淀相。

鋯可以細(xì)化晶粒，在合金基體中形成的Mg3Zr相可作為凝固時(shí)的形核位置，析出相可提高鎂合金的蠕變強(qiáng)度。當(dāng)鋯含量達(dá)到0.8%后，進(jìn)一步晶粒細(xì)化的作用不明顯。

一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金的制備方法，采用如下步驟：a、以金屬鎂錠、鎂釓中間合金、鎂釔中間合金、鎂鋯中間合金、金屬鎳、金屬鐵作為鎂合金中各元素的原料，按上述質(zhì)量百分比稱取相應(yīng)的原料；b、將稱好的金屬鎂錠放進(jìn)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為650-660℃，直至鎂錠完全熔化制成鎂熔體；c、將鎂熔體從650-660℃逐漸升溫加熱到750-780℃，在此溫度下逐漸加入所需的釓、釔、鎳、鐵，獲得鎂合金熔體I，隨后將鎂合金熔體I從750-780℃逐漸升溫加熱到780-800℃，在此溫度下加入所需的鋯，獲得鎂合金熔體II；d、將鎂合金熔體II控制在750-760℃的溫度下加入鎂合金專用精煉劑攪拌10-20min進(jìn)行精煉，隨后加入鎂合金專用精煉劑進(jìn)行二次精煉，均勻攪拌20-30min，精煉完畢后提渣，清除液面上的熔劑和浮渣；e、將精煉后的鎂合金熔體II溫度升溫到在780-800℃靜止20-30min后，冷卻至740-750℃；f、進(jìn)行取樣分析，成分合格后在保護(hù)氣體作用下進(jìn)行澆鑄，即得成品。

本發(fā)明具有如下有益效果：鎂合金材料經(jīng)固溶處理后其拉伸試樣的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到365Mpa，屈服強(qiáng)度可達(dá)到260Mpa，延伸率可達(dá)到5.5%，并可在高溫下長(zhǎng)期工作，可應(yīng)用于航空航天、汽車及軍事武器等高技術(shù)領(lǐng)域中的高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變結(jié)構(gòu)件。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：釓 9.0wt.%，釔 4.0wt.%，鋯 0.4wt.%，鎳 0.001wt.%，鐵0.005wt.%，余量為鎂和不可避免的雜質(zhì)。

一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金的制備方法，采用如下步驟：a、以金屬鎂錠、鎂釓中間合金、鎂釔中間合金、鎂鋯中間合金、金屬鎳、金屬鐵作為鎂合金中各元素的原料，按上述質(zhì)量百分比稱取相應(yīng)的原料；b、將稱好的金屬鎂錠放進(jìn)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為650℃，直至鎂錠完全熔化制成鎂熔體；c、將鎂熔體從650℃逐漸升溫加熱到750℃，在此溫度下逐漸加入所需的釓、釔、鎳、鐵，獲得鎂合金熔體I，隨后將鎂合金熔體I從750℃逐漸升溫加熱到780℃，在此溫度下加入所需的鋯，獲得鎂合金熔體II；d、將鎂合金熔體II控制在750℃的溫度下加入鎂合金專用精煉劑攪拌13min進(jìn)行精煉，隨后加入鎂合金專用精煉劑進(jìn)行二次精煉，均勻攪拌24min，精煉完畢后提渣，清除液面上的熔劑和浮渣；e、將精煉后的鎂合金熔體II溫度升溫到在788℃靜止26min后，冷卻至745℃；f、進(jìn)行取樣分析，成分合格后在保護(hù)氣體作用下進(jìn)行澆鑄，即得成品。

成品的抗拉強(qiáng)度為365Mpa，屈服強(qiáng)度為260Mpa，延伸率為5.5%。

實(shí)施例2

一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：釓 10.0wt.%，釔 3.0wt.%，鋯 0.6wt.%，鎳 0.002wt.%，鐵 0.001wt.%，余量為鎂和不可避免的雜質(zhì)。

一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金的制備方法，采用如下步驟：a、以金屬鎂錠、鎂釓中間合金、鎂釔中間合金、鎂鋯中間合金、金屬鎳、金屬鐵作為鎂合金中各元素的原料，按上述質(zhì)量百分比稱取相應(yīng)的原料；b、將稱好的金屬鎂錠放進(jìn)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為660℃，直至鎂錠完全熔化制成鎂熔體；c、將鎂熔體從660℃逐漸升溫加熱到760℃，在此溫度下逐漸加入所需的釓、釔、鎳、鐵，獲得鎂合金熔體I，隨后將鎂合金熔體I從760℃逐漸升溫加熱到790℃，在此溫度下加入所需的鋯，獲得鎂合金熔體II；d、將鎂合金熔體II控制在760℃的溫度下加入鎂合金專用精煉劑攪拌15min進(jìn)行精煉，隨后加入鎂合金專用精煉劑進(jìn)行二次精煉，均勻攪拌23min，精煉完畢后提渣，清除液面上的熔劑和浮渣；e、將精煉后的鎂合金熔體II溫度升溫到在785℃靜止27min后，冷卻至746℃；f、進(jìn)行取樣分析，成分合格后在保護(hù)氣體作用下進(jìn)行澆鑄，即得成品。

成品的抗拉強(qiáng)度為359Mpa，屈服強(qiáng)度為256Mpa，延伸率為5.3%。

實(shí)施例3

一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：釓11.0 wt.%，釔 2.0wt.%，鋯 0.7wt.%，鎳 0.001wt.%，鐵 0.003wt.%，余量為鎂和不可避免的雜質(zhì)。

一種高強(qiáng)度耐高溫抗蠕變鎂合金的制備方法，采用如下步驟：a、以金屬鎂錠、鎂釓中間合金、鎂釔中間合金、鎂鋯中間合金、金屬鎳、金屬鐵作為鎂合金中各元素的原料，按上述質(zhì)量百分比稱取相應(yīng)的原料；b、將稱好的金屬鎂錠放進(jìn)熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為660℃，直至鎂錠完全熔化制成鎂熔體；c、將鎂熔體從660℃逐漸升溫加熱到760℃，在此溫度下逐漸加入所需的釓、釔、鎳、鐵，獲得鎂合金熔體I，隨后將鎂合金熔體I從760℃逐漸升溫加熱到800℃，在此溫度下加入所需的鋯，獲得鎂合金熔體II；d、將鎂合金熔體II控制在760℃的溫度下加入鎂合金專用精煉劑攪拌18min進(jìn)行精煉，隨后加入鎂合金專用精煉劑進(jìn)行二次精煉，均勻攪拌27min，精煉完畢后提渣，清除液面上的熔劑和浮渣；e、將精煉后的鎂合金熔體II溫度升溫到在785℃靜止30min后，冷卻至743℃；f、進(jìn)行取樣分析，成分合格后在保護(hù)氣體作用下進(jìn)行澆鑄，即得成品。

成品的抗拉強(qiáng)度為350Mpa，屈服強(qiáng)度為246Mpa，延伸率為5.0%。