一种高强度快速腐蚀镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度快速腐蚀镁合金及其制备方法,一种高强度快速腐蚀镁合金的化学成分的重量百分含量为：2‑7% Al、1‑2% Zn、0.2％‑0.6％Zr、0.1‑0.3% Si、0.1‑0.5% Mn、0.1‑0.3%Ca，1‑1.5% Fe、0.05‑5%Cu，余量为镁和不可避免的杂质，Si和 Mn以中间合金形式加入。本发明专利技术具有比传统商业镁合金更优异的强度、延伸率和硬度、抗蠕变性等力学性、以及可快速溶解的优点。

High strength and fast corrosion magnesium alloy and preparation method thereof

The invention discloses a high strength corrosion of magnesium alloy and its preparation method, the weight percentage of chemical composition of a high strength rapid corrosion of magnesium alloy is: 2 7% Al, 1 2% Zn, 0.2% 0.6%Zr, 0.1 0.3% Si, 0.1 Mn, 0.1 0.5% 0.3%Ca, 1 Fe, 1.5% 0.05 5%Cu, magnesium and unavoidable impurities in balance, Si and Mn to join intermediate alloy. Compared with the traditional commercial magnesium alloy, the invention has the advantages of better strength, elongation and hardness, mechanical property of creep resistance, and quick dissolution.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度快速腐蚀镁合金及其制备方法
本专利技术涉及一种镁合金及其制备方法，特别是一种高强度快速腐蚀镁合金及其制备方法。
技术介绍
根据美国金属协会（ASM）定义轻金属材料为铝、镁、钛三种金属及其合金。而根据这三种轻金属的材料特性来分析，可发现轻合金材料具有制震性强、机械加工性优，且具回收性、轻量化/省能化、防EMI、耐蚀性佳、工程作业性佳、设计弹性化（一体型零件/快速制造、组装、拆解回收；具多样性之制程及表面处理应用技术）、高质感/时尚感等，而广泛用于运输工具、航天、国防、石化、能源、包装、信息电子与营建业等；虽然目前钛合金应用也逐渐普及，但是受成本、比重与热传导等材料的先天特性限制。镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比重低（质轻，镁合金比重仅1.8，已经接近工程塑料1.2-1.7）且强度足（质硬），加上加工性优、质感佳与热传导快（散热佳优于铝、钛），比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。镁合金不仅已经逐渐取代工程塑料，同时且替代原有铝合金产品。然而，近年来镁合金替代铝合金等材料，在各行业中的应用发展比较缓慢，主要原因是目前镁合金还存在着高温强度低、抗蠕变性能差的缺点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种具有高强度、高耐热性、高抗蠕变性的镁合金及其制备方法。本专利技术通过以下技术方案实现：一种高强度快速腐蚀镁合金的化学成分的重量百分含量为：2-7%Al、1-2%Zn、0.2％-0.6％Zr、0.1-0.3%Si、0.1-0.5%Mn、0.1-0.3%Ca、1-1.5%Fe、0.05-5%Cu，余量为镁和不可避免的杂质，Si和Mn以中间合金形式加入。本专利技术的进一步改进在于：杂质元素为镍、钡，杂质的总量小于0.02%。本专利技术的进一步改进在于：制备步骤如下，（1）将预处理过的纯镁、Al、Zn、Zr、中间合金Si-Mn、Ca、以及Fe、Cu，先分别预热至100-180℃，然后将纯镁、Al、Zn置于CO2和SF6混合气体保护的熔炉中升温至700-750℃使其熔化；（2）熔化后在700-750℃保温25-45分钟，再升温至750-850℃，然后依次加入Zr、Si-Mn中间合金、Ca、Fe、Cu，在CO2和SF6的保护下并搅拌均匀，得到熔融物，继续升温至770-800℃保温30-50分钟；（3）将熔融物降温至650-700℃，静置10-20分钟后进行浇铸，浇铸用钢制模具预先加热至150-300℃，该铸锭自然冷却至室温，即制得本专利技术高强度快速腐蚀镁合金。有益效果：1.Mn元素的加入，使镁合金具有高的抗蠕变性能，使用温度也有所提高。另外，Mn具有一定的固溶强化效果，降低原子的扩散能力，提高耐热性的同时，也提高了镁合金的使用时的耐蚀性。2.通过增加含Al量虽然能够提高合金的铸造性能，但也会减少非连续析出β相的数量。通过Si-Mn合金的加入，改善了析出相的特性(晶体结构、形态及热稳定性)，提高了镁合金的耐热性能和高温下的拉伸性，以及镁合金的力学性能，特别是对常温强度的提高作用极大，同时也大大提高了镁合金易溶性和快速降解特性、铸造时合金流动性，并且在碱性压裂液中易溶性或快速降解作用更为强烈，在酸性压裂液中也是不可或缺合金元素，有着特殊的化学物理作用特点。3.Zr具有较高的抗拉和屈服强度，在镁合金中起到了细化的作用，明显提高了镁合金的屈强比。4.Ca在镁合金中起到了细化和抗蠕变的作用，与稀土相比，成本低。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。实施例1，一种高强度快速腐蚀镁合金，该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：2%Al、1%Zn、0.2％Zr、0.1%Si、0.1%Mn、0.3%Ca、1%Fe、0.05%Cu，余量为镁和不可避免的杂质。制备步骤如下，（1）将预处理过的纯镁、Al、Zn、Zr、中间合金Si-Mn、Ca、以及Fe、Cu，先分别预热至100-180℃，然后将纯镁、Al、Zn置于CO2和SF6混合气体保护的熔炉中升温至700-750℃使其熔化；（2）熔化后在700-750℃保温25-45分钟，再升温至750-850℃，然后依次加入Zr、Si-Mn中间合金、Ca、Fe、Cu，在CO2和SF6的保护下并搅拌均匀，得到熔融物，继续升温至770-800℃保温30-50分钟；（3）将熔融物降温至650-700℃，静置10-20分钟后进行浇铸，浇铸用钢制模具预先加热至150-300℃，该铸锭自然冷却至室温，即制得本专利技术高强度快速腐蚀镁合金。制备的镁合金抗拉强度为370MPa，延伸率20％。实施例2，一种高强度快速腐蚀镁合金，该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：7%Al、2%Zn、0.6％Zr、0.3%Si、0.5%Mn、0.3%Ca、1.5%Fe、5%Cu，，余量为镁和不可避免的杂质。制备步骤如实施例1。制备的镁合金抗拉强度为354MPa，延伸率19％。实施例3，一种高强度快速腐蚀镁合金，该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：2%Al、1%Zn、0.2％Zr、0.1%Si、0.5%Mn、0.1%Ca、1.2%Fe、1%Cu，，余量为镁和不可避免的杂质。制备步骤如实施例1。制备的镁合金抗拉强度为385MPa，延伸率21％。实施例4，一种高强度快速腐蚀镁合金，该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：7%Al、1%Zn、0.6％Zr、0.3%Si、0.1%Mn、0.3%Ca、1.3%Fe、2%Cu，，余量为镁和不可避免的杂质。制备步骤如实施例1。制备的镁合金抗拉强度为372MPa，延伸率18％。实施例5，一种高强度快速腐蚀镁合金，该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：5%Al、1.5%Zn、0.3％Zr、0.2%Si、0.3%Mn、0.2%Ca、1.2%Fe、4%Cu，，余量为镁和不可避免的杂质。制备步骤如实施例1。制备的镁合金抗拉强度为359MPa，延伸率16％。实施例6，一种高强度快速腐蚀镁合金，该镁合金基体的化学成分的重量百分含量：3%Al、2%Zn、0.4％Zr、0.15%Si、0.4%Mn、0.15%Ca、1%Fe、5%Cu，，余量为镁和不可避免的杂质。制备步骤如实施例1。制备的镁合金抗拉强度为370MPa，延伸率20％。表1为本专利技术上述各实施例制成的镁合金的高温腐蚀速率。表1从上述实施例的两项性能参数值可以看出：本专利技术制备的高强度快速腐蚀镁合金在100℃、3％KCl溶液中的腐蚀速率较快，可以避免钻磨二次加工高能耗、高成本、不宜返排、环境污染、不能满足高温作业的技术难题，本专利技术具有轻质、耐压、快速分解的性能，便于推广。上述具体实施方式，仅为说明本专利技术的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本专利技术的保护范围，凡是依据本专利技术的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度快速腐蚀镁合金，其特征在于，该镁合金的化学成分的重量百分含量为：2‑7% Al、1‑2% Zn、0.2％‑0.6％Zr、0.1‑0.3% Si、0.1‑0.5% Mn、0.1‑0.3%Ca、1‑1.5% Fe、0.05‑5%Cu，余量为镁和不可避免的杂质，Si和 Mn以中间合金形式加入。

【技术特征摘要】
1.一种高强度快速腐蚀镁合金，其特征在于，该镁合金的化学成分的重量百分含量为：2-7%Al、1-2%Zn、0.2％-0.6％Zr、0.1-0.3%Si、0.1-0.5%Mn、0.1-0.3%Ca、1-1.5%Fe、0.05-5%Cu，余量为镁和不可避免的杂质，Si和Mn以中间合金形式加入。2.根据权利要求1所述的一种高强度快速腐蚀镁合金，其特征在于：杂质元素为镍、钡，杂质的总量小于0.02%。3.根据权利要求1所述的一种高强度快速腐蚀镁合金的制备方法，其特征在于：制备步骤如下，（1）将预处理过的纯镁、Al、Zn、Zr、中间合金Si-M...

【专利技术属性】
技术研发人员：田哿，
申请(专利权)人：田哿，
类型：发明
国别省市：四川,51