本发明专利技术公开了一种高强耐热铸造镁合金，该铸造镁合金的组分及其质量百分比为：6~12%Gd、0.5~2.5%Zn、0.5~2.5%Si、0.2~0.6 %Zr、0.1~0.3 %B，杂质元素Fe、Cu和Ni的总量小于0.02%，余量为Mg；本发明专利技术通过在具有高强度LPSO结构的Mg-Y-Zn合金中添加Si生成高弹性模量的Mg2Si强化相，提高合金的弹性模量，同时，添加K2ZrCl6-LiCl-CaF2混合盐细化α-Mg基体，加入Mg-B2O3变质剂对粗大的树枝状初生Mg2Si进行变质处理，实现α-Mg和Mg2Si的晶粒细化，然后再进行三级固溶处理和时效处理，进而制备出高强耐热铸造镁合金。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高强耐热铸造镁合金，该铸造镁合金的组分及其质量百分比为：6~12%Gd、0.5~2.5%Zn、0.5~2.5%Si、0.2~0.6 %Zr、0.1~0.3 %B，杂质元素Fe、Cu和Ni的总量小于0.02%，余量为Mg；本专利技术通过在具有高强度LPSO结构的Mg-Y-Zn合金中添加Si生成高弹性模量的Mg2Si强化相，提高合金的弹性模量，同时，添加K2ZrCl6-LiCl-CaF2混合盐细化α-Mg基体，加入Mg-B2O3变质剂对粗大的树枝状初生Mg2Si进行变质处理，实现α-Mg和Mg2Si的晶粒细化，然后再进行三级固溶处理和时效处理，进而制备出高强耐热铸造镁合金。【专利说明】
本专利技术涉及有色金属材料及其加工领域，具体的说，涉及的是。
技术介绍
镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高等优点，在汽车、航空航天等领域有着十分广泛的应用前景。近年来，航空航天及交通运输工具的速度越来越高，所需的动力功率越来越大，构件的稳定性要求高可靠，对镁合金的耐热强度以及抗弹性变形能力提出了更高的要求，而普通镁合金的弹性模量约为铝合金的60%，一般在40~45GPa之间，即使最新开发的高强耐热稀土镁合金Mg-Gd-Y- Zr，陈长江在硕士论文《发动机活塞用耐热稀土镁合金的开发研究》(上海，上海交通大学，2010)中研究表明，其室温弹性模量也仅为45GPa左右，其抗弹性变形能力较差，室温和300°C时抗拉强度分别为320MPa和250MPa，不能满足工程领域对轻质高强度高弹性模量镁合金材料的需求。因此，研发高强耐热铸造镁合金材料的需求已变得非常迫切。 由混合定律可知，多相合金的强度和弹性模量是由其组成相的强度和弹性模量及其体积分数决定的，引入其他成分以形成合金元素或化合物第二相可以影响基体金属的强度和弹性模量。近年来的研究发现在某些Mg-RE-Zn合金中可以生成长周期结构相(LPS0结构)，LPSO结构具有高硬度、高塑韧性、高弹性模量以及与镁基体良好的界面结合等一系列特性，该结构可在不危害合金塑性的同时显著提高合金室温和高温强度。Kawamura等在《Materials Transact1ns))(材料会干丨J) 2001年第42期1172-1176页上发表的Rapidly Solidified Powder Metallurgy Mg97Zn1Y2Alloys with Excellent TensileYield Strength above 600MPa (快速凝固粉末冶金技术制备具有600MPa以上屈服强度的Mg97Y2Zn1合金)研究表明，LPSO结构可大幅度改善合金的力学性能,该合金在室温下屈服强度高达610MPa、延伸率达到5%，在保持良好塑性的同时实现了镁合金的超高强度。Leng等在《Materials Science and Engineering A》(材料科学与工程)2012 年第 40 期 38-45页上发表的 Microstructure and high mechanical properties of Mg - 9RY - 4Zn (RY:Y-rich misch metal) alloy with long per1d stacking ordered phase (具有 LPSO 结构的Mg - 9RY - 4Zn的微观组织和高力学性能)报道了一种含LPSO相的高温高强韧热挤压Mg-RY-Zn (RY:富钇稀土)合金，300°C时抗拉强度仍能够保持在300MPa左右。 同时，Hu等在《Materials Science and Engineering A》(材料科学与工程)2013年第 571 期 19 - 24 页上发表的 Microstructures and mechanical properties of theMg - 8Gd - 4Y - Nd - Zn - 3Si (wt%) alloy (Mg - 8Gd - 4Y - Nd - Zn - 3Si 合金的微观组织和力学性能)研究表明，在镁合金中添加硅(Si)，可以生成具有高弹性模量(120GPa)和耐热性能的Mg2Si,提高了合金的弹性模量。不过，Si元素的添加也显著降低合金熔体的流动性，恶化合金的铸造性能，且粗大的树枝状初生Mg2Si也严重损害了合金的力学性能。为了改善含硅镁合金的性能，晶粒细化和变质处理是重要的途径之一。目前稀土镁合金常用的锆(Zr)细化剂主要是以二元Mg-Zr中间合金的形式加入。经对现有技术的文献检索发现，中国专利技术专利号为ZL200410020594.9的专利公开了一种镁锆中间合金的生产方法，生产工艺简单，操作容易。不过，以Mg-Zr中间合金形式加入Zr的方法仍存在合金杂质偏高、成分不均匀、比重偏析、Zr损耗严重等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供。其通过在具有高强度LPSO结构的Mg-Y-Zn合金中添加Si生成高弹性模量的Mg2Si强化相，提高合金的弹性模量，同时，添加1(221"(:16-1^1-0&&混合盐细化σ-Mg基体，加入Mg-B2O3变质剂对粗大的树枝状初生Mg2Si进行变质处理，实现σ-Mg和Mg2Si的晶粒细化，然后再进行三级固溶处理和时效处理，进而制备出高强耐热铸造镁合金。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:一种高强耐热铸造镁合金，其各组分及其质量百分比为:2~8%Υ、1~4%Ζη、1~3%S 1、0.3-0.7%Zr、0.1-0.3%B,杂质元素Fe、Cu和Ni的总量小于0.03%,余量为Mg。 —种高强耐热铸造镁合金的制备方法，包括熔炼工艺和热处理工艺，其中进行熔炼工艺时，Y以Mg-25wt %Y中间合金的形式加入，Zr以K2ZrCl6-LiCl-CaFjeI合盐的形式加入，B以Mg-B2O3的形式加入，Mg、Zn和Si分别以纯Mg、纯Zn和纯Si的形式加入。 所述熔炼工艺在SFjP CO 2混合气体保护条件下进行，步骤如下: Cl)配料:原料采用纯Mg、纯Zn、纯S1、Mg-25wt%Y中间合金、1(221*(:16-1^(:1-0&&混合盐、Mg-B2O3，按照所述的质量百分比配料； (2)烘料:将纯Mg、纯 Zn、纯 S1、Mg-25wt%Y 中间合金、K2ZrCl6-LiCl-CaFjeI合盐和Mg-B2O3在 200~220°C预热 2~4 小时；(3)熔Mg和S1:采用坩埚电阻炉将烘干后的纯镁熔化，待纯镁熔化后，在740~760°C加入纯硅,并每5分钟对熔体搅拌一次；(4)加Zn和Y:往670~690°C的镁液中加入纯Zn，当镁液温度达到720~740°C后，加入Mg-25wt%Y中间合金；(5)加Zr和B:待纯Mg、纯S1、纯Zn和Mg_25wt%Y完全熔化后升温至760~780°C时加入 K2ZrCl6-LiCl-CaFjeI合盐和 Mg-B 203；(6)浇注:待K2ZrCl6-LiCl-CaFJg合盐和Mg-B203完全熔化，搅拌后将镁液温度升至750~770°C保温2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强耐热铸造镁合金，其特征在于：所述铸造镁合金的各组分及其质量百分比为：2~8%Y、1~4%Zn、1~3%Si、0.3~0.7%Zr、0.1~0.3%B，杂质元素Fe、Cu和Ni的总量小于0.03%，余量为Mg。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李子炯，苏玉玲，杨红军，王海燕，常同钦，运高谦，王永强，张伟阳，刘德伟，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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