用于镁合金的晶粒细化剂制造技术

通过采用Mg1‑xAlxB2作为晶粒细化剂来细化纯镁或Mg合金的晶粒大小，其中x大于0且小于1。AlB2可以被用作前体，例如通过以粉末形式(预合成的)被添加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于镁合金的晶粒细化剂本申请涉及Mg1-xAlxB2用于细化纯镁(Mg)的或Mg-Al合金的晶粒大小的用途并且涉及相关方法。金属合金制备中的一个重要目标是降低终产物的晶粒大小。这被称为‘晶粒细化’并且通常通过添加也被称为孕育剂的晶粒细化剂来解决。晶粒细化可以提高合金的机械性质，其包括消耗枝晶形成细的等轴晶粒。细的等轴晶粒结构赋予高屈服强度，高韧性，良好的可挤出性，均匀的第二相分布以及细微尺度上的微多孔性。这随后导致提高的机械加工性，良好的表面光洁度以及对热拉裂的抗性(以及多种其他理想性质)。镁合金由于其许多珍贵的性质已在结构应用中显示大的潜能。交通部门减少燃料消耗和车辆排放的努力增加了对作为结构材料的轻质镁合金的需求。除了交通部门以外，镁合金对在电子和航空工业中的应用也具有吸引力。熔融物孕育(inoculation)是最常用于Mg合金晶粒细化的方法，因为Mg具有密排六方(HCP)结构，并且由于有限的滑移系，通过热机械加工减小晶粒大小是困难的。已发现锆对于无铝镁合金(如ZE43、ZK60和WE43)是有效的晶粒细化剂。然而，不可能采用锆作为含铝镁合金(AZ系列合金和AM系列合金)的晶粒细化剂，这归因于不想要的形成稳定的金属间相的锆和铝之间的反应，其不利地影响晶粒细化。CN101457312(ShengfaLiu)公开了Mg-Ti-B晶粒细化剂，其中元素镁、钛和硼粉末坯块被用于镁合金的晶粒细化。US8016957(B2)和US2007181226(A1)公开了添加钛来对镁进行晶粒细化。已证明以Al-4B母合金的形式添加硼使AZ91D合金晶粒细化[1，2]，其中AlB2被鉴定为是非均匀成核位点。之前对向AZ91合金添加铋的研究证明以2重量％Bi添加使Mg17Al12沉淀物细化[3]。这样的向Mg-Al合金的Bi的大量添加导致Mg-Al合金的组成变化并且结果是Bi变成主要的合金元素。本申请人的WO2012/110788采用多种形式的二硼化铌作为镁合金(等等)的晶粒细化剂。本申请人的WO2014/027184公开了制备Al-Nb-B母合金以用于细化镁合金(等等)的晶粒。US6,395,224A(Nishino)公开了通过向镁中组合添加硼和锰对镁合金进行晶粒细化。CN101457312A(UnivWuhanSci&Eng)公开了化合物如TiB2、Al4C3、AlN、SiC、B4C或TiC用于Mg-Al合金的晶粒细化的用途。JP2002115020A(Toyota)公开了制备适用于热加工的锻造Mg合金的薄片的方法。在基料固化期间，粒度为10μm以下的选自氯化钛、硼化钛、氮化铝、氮化钛、硼化镁、硼化铝、硼化钼、硼化钒和氯化铝的颗粒以0.1至10体积％的量被分散在镁中。MaterialScienceForum，Vol.710，2012，p.161-166(Suresh)公开了在Mg中96重量％Al-4重量％B母合金的晶粒细化作用。其将Mg中的晶粒细化归因于Al和AlB2成核粒子的生长限制因素。‘Al3Ti4B母合金对Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金的微结构和性质的作用(EffectsofAl3Ti4BmasteralloyonmicrostructureandpropertiesofMg-7Al-0.4Zn-0.2Mnalloys)’，ChineseJournalofNonferrousMetals，Vol.15，No.3，March2005，pp.478-484报道了在Mg-7Al-0.4Zn-0.2Mn合金中通过添加0.3％Al3Ti4B母合金的晶粒细化。该文章中的晶粒细化被假设为是通过TiB2和AlB2非均匀成核。CN102383013A(Byd)公开了开发含2.0-4.0％的Al、0.40-1.70％的Zn、0.20-0.50％的Mn、0.05-1.0％的B和余量的Mg或Mg及杂质的变形镁合金。硼的添加可以是以锭的形式或是作为Al-B母合金。‘硼添加对AZ91Mg合金的晶粒细化和机械性质的影响(InfluenceofboronadditiononthegrainrefinementandmechanicalpropertiesofAZ91Mgalloy)’，MaterialsScienceandEngineering，Vol.525，No.1-2，Nov2009，pp.207-210显示添加A1-4B母合金可以使AZ91合金晶粒细化。此晶粒细化被归因于AlB2相的存在。根据本专利技术的第一方面，提供Mg1-xAlxB2用于细化纯镁或Mg-Al合金的晶粒大小的用途，其中x大于0且小于1。根据本专利技术的第二方面，提供细化纯镁或Mg-Al合金的晶粒大小的方法，所述方法包括采用Mg1-xAlxB2作为晶粒细化剂的步骤，其中x大于0且小于1。不希望受限于理论，据信AlB2添加产生富Mg硼化物(Mg1-xAlxB2)。当添加AlB2时富Mg硼化物的存在可以通过测量Mg1-xAlxB2相的超导特征来确认。因此，在优选的实施方案中，将AlB2添加至Mg-Al合金，其中AlB2转化为所述合金中的Mg1-xAlxB2。优选地，以粉末形式(预合成的)添加AlB2。我们已经确定Mg1-xAlxB2是Mg合金中有效的晶粒细化组分。当x从0增加至0.4时，Mg1-xAlxB2的晶格常数a和c从3.084降低至3.064并且从3.528降低至3.4466。当x＝0.5时，MgAlB4超结构形成。在2001年，在该晶相中发现超导性。当在Mg位点处部分掺杂Al时，晶体结构保持不变，但是晶格参数减小。掺杂相Mg1-xAlxB2也是超导相，但是转变温度随着Al含量‘x’的增加而减小。在此申请中，我们利用了Mg1-xAlxB2的超导性质来检测存在于晶粒细化的Mg合金中的硼化物相。已证明含Mg1-xAlxB2的母合金显著细化Mg-Al合金中的晶粒大小。当用作Mg合金的晶粒细化剂时，基于Al的母合金导致枝晶间晶界相Mg17Al12形成的增加，这将限制基质的延性。因为Mg17Al12的BCC结构与HCP结构Mg结构不一致，将形成弱的Mg/Mg17Al12界面。而且，在升高的温度，由于该相的不良的热稳定性以及不连续沉淀，可能发生晶界滑移[4]。我们已经发现使用基于Mg的母合金对于改善镁合金的机械性质是有效的方法。此外，我们已经确定Mg1-xAlxB2充当非均匀成核位点。在备选的实施方案中，将B4C添加至Mg-Al合金，其中B4C转化为合金中的Mg1-xAlxB2-yCy，其中y＞0。我们的母合金Mg-B4C已经通过熔融物渗透技术制备并且已证明以1重量％添加使Mg-Al合金铸件晶粒细化。Cafri等的单独研究[5]研讨了利用液态Mg和AZ91D合金渗透B4C预制坯，但是没有研究对Mg或Mg-Al合金的晶粒细化作用。在备选的实施方案中，提供Mg1-XAlxB2用于细化纯镁或Mg-Al合金的晶粒大小的用途，其中x为0至1。参考文献：1.M.Suresh等，‘硼添加对AZ91D的晶粒细化和机械性质的影响(Influenceofboronadditiononthegrainrefinementandmechanicalpropertiesof本文档来自技高网...

【技术保护点】
Mg1‑xAlxB2用于细化纯镁或Mg‑Al合金的晶粒大小的用途，其中x大于0且小于1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.05 GB 1419715.61.Mg1-xAlxB2用于细化纯镁或Mg-Al合金的晶粒大小的用途，其中x大于0且小于1。2.一种细化纯镁或Mg-Al合金的晶粒大小的方法，所述方法包括使用Mg1-xAlxB2作为晶粒细化剂的步骤，其中x大于0且小于1。3.根据权利要求1或2所述的用途或方法，其中将AlB2添加到所述Mg-Al合金中，并且其中在所述合金中所述AlB2转化为Mg1-xAlxB2。4.根据任一前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈里巴比·内登德拉，乌察维·乔希，
申请(专利权)人：布鲁内尔大学，
类型：发明
国别省市：英国,GB