一种镁铝合金及其制备方法技术

一种镁铝合金及其制备方法，本发明专利技术采用在镁铝合金中掺入纳米碳化硅，得到了一种高强度的镁铝合金。该镁铝合金由镁、铝元素以及纳米碳化硅构成；镁铝的原子比例在3:1至1:1.5之间；碳化硅的平均直径在200纳米以下，镁铝合金的平均晶粒在80纳米以下，合金的抗拉强度可达400MPa以上，延伸率40%以上。该镁铝合金通过熔炼、掺入纳米颗粒并分散、冷却、扭曲变形、异步轧制等步骤制备而成。

Magnesium aluminum alloy and preparation method thereof

The invention relates to a magnesium aluminum alloy and a preparation method thereof. The invention adopts the method of adding nanometer silicon carbide into the magnesium aluminum alloy, and obtains a high strength magnesium aluminum alloy. The magnesium alloy by magnesium and aluminum elements and nano silicon carbide; magnesium atomic ratio between 3:1 to 1:1.5; the average diameter of silicon carbide below 200 nm, the average grain size of magnesium alloy in 80 nm, above the tensile strength of 400MPa alloy, the elongation rate of more than 40%. The magnesium aluminum alloy is prepared by melting, adding nano particles and dispersing, cooling, twisting deformation and asynchronous rolling.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高强高塑镁铝合金及其制备方法的制备方法，尤其是一种碳化硅增强的高性能镁铝合金及其制备方法。
技术介绍
镁铝合金是一种密度非常小的的金属材料，目前已经在手持电子设备、汽车、航空航天等领域中应用。作为工程材料，人们通常期望高强度的材料，但是，由于镁铝合金的原子结构特点，其塑性差，传统的加工手段不能得到高强度的镁铝合金。中国专利104674080A公开了一种镁铝合金及其制备方法，该合金材料包括Ag为0.4wt％-0.8wt％、Co为0.6wt％-1.1wt％、Sn为1.2wt％-1.8wt％、In为0.5wt％-1.2wt％、Mn为0.6wt％-1.1wt％、Pd为0.2wt％-0.6wt％、Mg为12wt％-24wt％、余量为Al；制备方法步骤如下：(1)按重量取各金属材料；(2)投至高温熔炼炉内熔炼，将熔炼后的金属液浇铸得到镁铝合金锭；(3)将步骤(2)的镁铝合金锭进行退火，退火后冷却，制备得到镁铝合金材料。中国专利104213008A公开了一种新型高强度镁合金及其制备方法。其组成重量百分比为：钨钛合金为5%~35%，镁铝合金为65%~95%。钨钛合金的加入，改善了镁铝合金的固溶和时效行为，改善其组织和性能。其抗拉强度和屈服强度分别为（486~378）MPa和（400~320）MPa，相比镁铝合金的320MPa和269MPa，分别提高了52%~18%和48%~18%。拉伸强度在400MPa以下。中国专利103589920A公开了一种镁铝合金及其制备方法。该合金的成分以及重量百分为：钪1.2~2.5%、铈0.3％~0.8％，锰1.5％~2％、钼2.5％~5％，钨0.12~1.2%，镁25％~35％，添加铝至100%。与现有技术相比，该专利技术所具有的有益效果为：本专利技术综上所述，通过加入的钪、铈，锰、钼，钨，使得该镁铝合金具有低成本高耐用性的优点。中国专利102080174A公开了一种高镁铝合金板材的生产方法。该专利技术解决了现有的高镁铝合金板材的制造方法的板材中晶粒粗大、材料的抗拉强度低、力学性能波动大、成品率低的问题。本方法：该镁铝合金板材中元素的质量百分比为Mg：8.3%～9.6%、Mn：0.4%～0.8%、Ti：0.05%～0.15%、Si：≤0.3%、Fe：≤0.3%、Cu：≤0.05%、Ni：≤0.10%、Zn：≤0.20%、余量为Al，该合金经熔炼、铸造、二次热轧、中间退火、冷轧、成品退火、矫直、锯切后得到高镁铝合金板材。成品率48%～55%，强度390MPa～400MPa，可用于航天运载火箭结构件及军用导弹弹头。以上专利技术都致力于提高镁铝合金的性能特别是强度性能，不过，这些专利技术的合金的抗拉强度都在400MPa以下，其强度与目前长用的工程材料还存在着较大的差距。
技术实现思路
：专利技术目的：为了拓展镁铝合金的应用领域，发挥其低密度的有点，本专利技术提供了一种高强度镁铝合金及其制备方法。本专利技术的技术方案如下：?采用纳米颗粒增强的方法，在熔炼的过程中向镁铝合金中掺入SiC纳米颗粒，分散均匀，缓慢冷却并抽真空让纳米颗粒进一步提高浓度，然后在高压下采用扭曲变形的方式，再采用异步轧制，进一步细化晶粒，提高合金的强度。根据本专利技术，可以制备一种纳米颗粒增强的高强镁铝合金。其显微组织中的平均晶粒直径在80纳米以下，纳米颗粒的直径在200纳米以下，镁铝合金的抗拉强度在400MPa以上，延伸率40%以上。具体制备方法包括以下步骤：（1）准备原料：准备99.9%以上的高纯镁与高纯铝，以及平均粒径为200纳米以下的纳米SiC；（2）熔炼合金：将高纯镁与铝按照一定的原子比例配料，在保护气氛中熔炼，熔炼过程中加入纳米SiC，保持温度在700°C，采用超声的方法进行分散；（3）对合金锭进行缓慢冷却，在冷却的过程中保持抽真空状态，真空度低于5torr；（4）冷却后，将合金锭加工成圆盘状；（5）将步骤(4)处理的粗晶合金圆盘放入上、下两个压砧中的凹槽形成的空间内，对合金施加高压，并旋转压砧以扭转合金圆盘，使之发生扭曲形变；（6）启动多功能轧机系统，设定上下轧辊的速比，速比为1.1－1.5；设定每次轧制形变量为1-8%；设定低速辊的速度为0.5-2米／秒；（7）启动主传动电机，开始轧制过程；（8）待一次轧制过后，重复（2）（3）过程15次以上；（9）进行重结晶退火热处理。其中，步骤（1）中的保护气体为CO2与SF6的混合气体，步骤（3）中，冷却速度小于每秒0.5k；步骤（5）中合金承受的压力为1.5-5GPa；步骤（8）中的轧制温度为室温：步骤（9）中的重结晶温度为镁的熔点的1/3~1/4，时间3-20分钟。作为优选，CO2与SF6的体积比的范围是50:1~100:1。作为优选，高纯镁与铝的原子比例为3：1~1：1.5。作为优选，步骤（2）中所加入的SiC颗粒占合金的质量分数为1.5~5%。作为优选，所采用的碳化硅的颗粒度平均为60-120纳米。作为优选，步骤（5）中的旋转速度每分钟2~5转，旋转3-20圈。有益的效果：本专利技术采用高强度的纳米碳化硅的颗粒作为增强颗粒，不仅可以起到细化晶粒的作用，而且可以作为位错运动的障碍，阻止金属的位错移动，从而强化金属；同时，细化晶粒能够起到改善合金塑性的作用。本专利技术采用高温金属液体状态下进行超声分散，这种方式相对于在固态分散更容易将纳米颗粒分散在基体金属之中，有效解决了纳米颗粒在金属中很难分散均匀的问题。在液态金属状态下使用超声分散，可以将纳米颗粒分散均匀，以解决传统混合、搅拌等技术中纳米颗粒分散不好的缺陷。熔炼后采用缓慢冷却，同时保持一定的真空度，可以将镁、铝的金属蒸汽不断地被抽出，这样降低了合金中镁、铝的含量，从而提高合金中纳米颗粒的体积分数，进一步增强纳米颗粒强化的效果。在施加高压扭曲形变的过程中，由于剧烈的塑性变形，合金基体中较大的晶粒被分解成更细小的纳米晶粒。此外，本专利技术采用异步轧制对材料进行进一步加工，这种轧制方法可以进一步细化晶粒，并且在金属中产生大小不均匀的晶粒，可以在组织内部形成粗细晶粒分布，这种材料结构可以达到极大的背加工硬化，这中额外的强化是在均匀晶粒的材料或常规加工的材料中不存在的。本专利技术采用微加工，多道次，适于得到目标组织。最终合金的平均晶粒直径一般在80纳米以下，根据霍尔-配奇关系，晶粒变得细小，可以使得合金的强度更高，同时，也可以改善合金的塑性。通过本专利技术制备的镁铝合金，其抗拉强度可以高达400MPa以上，同时具备优良的塑性，延伸率高达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅增强镁铝合金，其特征在于：该镁铝合金由镁、铝元素以及纳米碳化硅构成；镁铝的原子比例在3:1至1:1.5之间；碳化硅的平均直径在200纳米以下，镁铝合金的平均晶粒在80纳米以下，合金的抗拉强度在400MPa以上，延伸率40%以上。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅增强镁铝合金，其特征在于：该镁铝合金由镁、铝元素以及纳米碳化硅构
成；镁铝的原子比例在3:1至1:1.5之间；碳化硅的平均直径在200纳米以下，镁铝合金的平
均晶粒在80纳米以下，合金的抗拉强度在400MPa以上，延伸率40%以上。
2.如权利要求1所述的镁铝合金，其制造方法包含以下步骤：
（1）准备原料：准备纯度99.9%以上的高纯镁与高纯铝，以及平均粒径为200纳米以下的
纳米SiC；
（2）熔炼合金：将高纯镁与铝按照一定的原子比例配料，在保护气氛中熔炼，熔炼过程
中加入纳米SiC，保持温度在700°C，采用超声的方法进行分散；
（3）对合金锭进行缓慢冷却，在冷却的过程中保持抽真空状态，真空度低于5torr；
（4）冷却后，将合金锭加工成圆盘状；
（5）将步骤(4)处理的粗晶合金圆盘放入上、下两个压砧中的凹槽形成的空间内，对
合金施加高压，并旋转压砧以...

【专利技术属性】
技术研发人员：何枇林，李德辉，朱浩，
申请(专利权)人：佛山市领卓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44