一种电流处理Mg-Zn-Gd准晶合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种电流处理Mg‑Zn‑Gd准晶合金的方法，通过电流处理后合金由五次花瓣状准晶相（I相）转变为双生条状准晶类似相（W相），同时基体析出纳米增强相‑β'1相，合金的强度、韧性及耐蚀性能得到了一定的提高。该方法操作简单方便、设备要求低、便于推广，从而使准晶合金的应用范围得以提高。

A Current Treatment Method for Mg-Zn-Gd Quasicrystalline Alloys

The present invention discloses a method of current treatment of Mg Zn Gd quasicrystal alloy. After current treatment, the alloy is transformed from a quintic petal quasicrystal (I phase) to a twin strip quasicrystal similar (W phase), and nano-reinforced phase beta'1 is precipitated from the matrix. The strength, toughness and corrosion resistance of the alloy are improved to a certain extent. This method is easy to operate, low equipment requirements and easy to popularize, so that the application scope of quasicrystalline alloys can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种电流处理Mg-Zn-Gd准晶合金的方法
本专利技术属于金属材料领域，特别涉及一种电流处理Mg-Zn-Gd准晶合金的方法。
技术介绍
准晶是在急冷的Al-Mn合金中被发现，是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。准晶是具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不作周期性平移重复，其对称要素包含与晶体空间格子不相容的对称。衍射花样具有五次、八次、十次和十二次对称。因其结构特点，准晶合金具有许多优异的性能如：高硬度、低摩擦系数、不粘性、耐蚀、耐腐等。申请号为201510658774.8的中国专利报道了一种Mg-Zn-Gd准晶合金增强AZ91镁合金的制备方法，提高了镁合金的强度及塑性。但是准晶材料在常温下呈脆性，这大大限制了准晶的应用。因此研究提高准晶合金常温塑性、韧性的工艺尤为重要。
技术实现思路
本专利技术针对目前准晶合金脆性较大等缺点提供了一种电流处理Mg-Zn-Gd准晶合金的方法，使得合金的综合性能有明显的提高。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种脉电流处理Mg-Zn-Gd准晶合金的方法，即对Mg-Zn-Gd准晶合金进行电流处理，使准晶相（I相）转变为准晶类似相（W相）同时基体析出纳米β'1相。制备的Mg-Zn-Gd准晶合金的准晶相（I相）为五次花瓣状，尺存为15~30μm；电流处理后所得的准晶类似相（W相）为成对存在的条状相，尺寸为20~35μm；基体析出的纳米增强相-β'1相尺寸为100~300nm。优选地，Mg-Zn-Gd准晶合金原料组分及质量百分含量如下：Mg34.75~38.86%，Zn43.33~49.51%，Gd16.12~19.63%。具体的制备方法为：（1）制备Mg-Zn-Gd准晶合金按照计算配比准备好原料，清理干净石墨坩埚并将其在200℃预热，将镁和锌原料放入坩埚中，然后在通入SF6和CO2混合保护气体的700~750℃的电阻炉中熔化成金属液体。然后加入Mg-Gd中间合金，待合金熔化后保温10~15分钟。最后将金属液体浇入模具中获得成分均匀的准晶合金。（2）对Mg-Zn-Gd准晶合金进行电流处理将制备的准晶合金加工成10*10*1mm的金属薄片，对薄片试样通以电流，通过改变不同的电压大小、频率、时间等参数制备含不同体积分数的W相及β'1相的合金。优选地，在熔炼过程中通入的保护气为SF6和CO2混合气体，体积比例为1:50。优选地，Mg-Gd中间合金熔化后保温10~15分钟。优选地，电流处理是直接对固体样品进行，实验期间保持电压大小及频率恒定。优选地，电流处理的电压大小为0.1~10v，频率为50Hz~10000Hz，时间为0.1~12h。在制备过程中，锌以工业纯锌的形式添加；镁部分以工业纯镁的形式添加，部分以Mg-29.96%Gd中间合金的形式添加；钆以Mg-29.96%Gd中间合金的形式添加。附图说明图1.实施例1制备的电流处理的Mg-Zn-Gd合金的微观组织图a及局部放大图b。图2.实施例2制备的电流处理的Mg-Zn-Gd合金的微观组织图。图3.实施例3制备的电流处理的Mg-Zn-Gd合金的微观组织图a及纳米β'1相图b。图4.对比例1制备的常规Mg-Zn-Gd准晶合金的微观组织图及其衍射图。有益效果1.本专利技术采用较为简单、新颖的电流处理方法，通过控制电流频率和大小以及处理时间，使准晶相（I相）在常温时转变为准晶类似相（W相），同时在基体析出纳米增强相-β'1相。2.本专利技术中所制备的电流处理的Mg-Zn-Gd合金的强度、硬度及耐蚀性等力学性能较为优异，塑性、韧性明显提高。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了相似的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1一种电流处理的Mg-Zn-Gd合金，其特征在于，有以下质量百分含量为：Mg35%，Zn47.5%，Gd17.5%；并通过电流处理，电压为0.1v，电流频率为100Hz，时间为1h。采取以下步骤制得：（1）按照质量百分比称取合金原料：Mg35%，Zn47.5%，Gd17.5%。锌以工业纯锌的形式添加；镁部分以工业纯镁的形式添加，部分以Mg-29.96%Gd中间合金的形式添加；钆以Mg-29.96%Gd中间合金的形式添加。（2）清理干净石墨坩埚并将其在200℃预热，将镁和锌原料放入坩埚中，然后在通入SF6和CO2（体积比例为1:50）混合保护气体的710℃的电阻炉中熔化成金属液体。然后加入Mg-Gd中间合金，待合金熔化后保温10~15分钟。最后将金属液体浇入模具中获得成分均匀的准晶合金。（3）将制备的准晶合金加工成10*10*1mm的金属薄片，经表面处理后进行电流处理，电压为0.1v，电流频率为100Hz，时间为1h。该合金抗拉强度为200MPa，硬度为146.5HV，延伸率为7.4%，腐蚀速率为45mg/cm2/d，W相体积分数为25%。实施例2一种电流处理的Mg-Zn-Gd合金，其特征在于，有以下质量百分含量为：Mg36%，Zn46%，Gd18%；并通过电流处理，电压为0.1v，电流频率为1000Hz，时间为1.5h。采取以下步骤制得：（1）按照质量百分比称取合金原料：Mg36%，Zn46%，Gd18%。锌以工业纯锌的形式添加；镁部分以工业纯镁的形式添加，部分以Mg-29.96%Gd中间合金的形式添加；钆以Mg-29.96%Gd中间合金的形式添加。（2）清理干净石墨坩埚并将其在200℃预热，将镁和锌原料放入坩埚中，然后在通入SF6和CO2（体积比例为1:50）混合保护气体的720℃的电阻炉中熔化成金属液体。然后加入Mg-Gd中间合金，待合金熔化后保温10~15分钟。最后将金属液体浇入模具中获得成分均匀的准晶合金。（3）将制备的准晶合金加工成10*10*1mm的金属薄片，经表面处理后进行电流处理，电压为0.1v，电流频率为1000Hz，时间为1.5h。该合金抗拉强度为212MPa，硬度为133.8HV，延伸率为8.5%，腐蚀速率为41mg/cm2/d，W相体积分数为28%。实施例3一种电流处理的Mg-Zn-Gd合金，其特征在于，有以下质量百分含量为：Mg35.5%，Zn46.5%，Gd18%；并通过电流处理，电压为0.5v，电流频率为1000Hz，时间为2h。采取以下步骤制得：（1）按照质量百分比称取合金原料：Mg35.5%，Zn46.5%，Gd18%。锌以工业纯锌的形式添加；镁部分以工业纯镁的形式添加，部分以Mg-29.96%Gd中间合金的形式添加；钆以Mg-29.96%Gd中间合金的形式添加。（2）清理干净石墨坩埚并将其在200℃预热，将镁和锌原料放入坩埚中，然后在通入SF6和CO2（体积比例为1:50）混合保护气体的710℃的电阻炉中熔化成金属液体。然后加入Mg-Gd中间合金，待合金熔化后保温10~15分钟。最后将金属液体浇入模具中获得成分均匀的准晶合金。（3）将制备的准晶合金加工成10*10*1mm的金属薄片，经表面处理后进行电流处理，电压为0.5v，电流频率为1000Hz，时间为2h。该合金抗拉强度为225MPa，硬度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉电流处理Mg‑Zn‑Gd准晶合金的方法，其特征在于，对Mg‑Zn‑Gd准晶合金进行电流处理，使准晶相I相转变为准晶类似相W相，同时基体析出纳米β'1相。

【技术特征摘要】
1.一种脉电流处理Mg-Zn-Gd准晶合金的方法，其特征在于，对Mg-Zn-Gd准晶合金进行电流处理，使准晶相I相转变为准晶类似相W相，同时基体析出纳米β'1相。2.如权利1所述的一种脉电流处理Mg-Zn-Gd准晶合金的方法，其特征在于，制备的Mg-Zn-Gd准晶合金的准晶相I相为五次花瓣状，尺存为15~30μm；电流处理后所得的准晶类似相W相为成对存在的条状相，尺寸为20~35μm；基体析出的纳米增强相-β'1相尺寸为100~300nm。3.如权利1所述的一种电流处理Mg-Zn-Gd准晶合金的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（1）制备Mg-Zn-Gd准晶合金按照计算配比准备好原料，清理干净石墨坩埚并将其在200℃预热，将镁和锌原料放入坩埚中，然后在通入SF6和CO2混合保护气体的700~750℃的电阻炉中熔化成金属液体，然后加入Mg-Gd中间合金，待合金熔化后保温10~15分钟，最后将金属液体浇入模具中获得成分均匀的准晶合金；（2）对M...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕新营，岳建行，周国荣，吴昊，冷金凤，左敏，冯赟，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37