一种镁合金及其制备方法技术

一种镁合金及其制备方法。该镁合金的成份含量为：Ｇｄ７～１１ｗｔ％，Ｙ２～５ｗｔ％，Ｚｒ０．３～０．６ｗｔ％，Ｚｎ０～１．０％，其余为Ｍｇ和不可避免的杂质元素。该合金的制备方法包括：合金熔炼、精炼、铸造、固溶、挤压变形以及两种人工时效方法，制成高强韧性耐热镁合金挤压棒材。采用直接人工时效的方法制得镁合金的室温拉伸力学性能为：抗拉强度σ↓［ｂ］＝４５０～４８０ＭＰａ，σ↓［０．２］＝３９０～４２５ＭＰａ，δ↓［５］＝３～５％；将试样加热到２５０℃保温１０ｍｉｎ，抗拉强度σ↓［ｂ］≥３００ＭＰａ。采用双级人工时效的方法制得镁合金的室温拉伸力学性能为：抗拉强度σ↓［ｂ］＝３８０～３９５ＭＰａ，σ↓［０．２］＝２８０～２９０ＭＰａ，δ↓［５］＝１５～２１％；将试样加热到２５０℃保温１０ｍｉｎ，抗拉强度σ↓［ｂ］≥２６０ＭＰａ。本发明专利技术制成的高强韧性耐热镁合金的密度≤１．９３ｇ／ｃｍ↑［３］，能够满足特殊领域对金属材料密度、强韧性以及耐高温性能的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及一种高强度、髙韧性、 耐高温的稀土镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金密度大约为1.74g/cm3，是钢的l/4，铝的2/3，是迄今为止实用 金属结构材料中密度最小的一种金属。与钢和铝合金相比，镁合金具有高 的比强度及比刚度、导热导电性、电磁屏蔽性，良好的阻尼减震性以及环 境相容性好等优点，已在消费性电子产品、汽车、摩托车以及航空航天等 领域得到广泛应用。但是，普通镁合金的室温强度低、韧性差，耐高温和 耐腐蚀性能差，限制了其在更广阔领域的推广和应用。研制一种高强度、高韧性、耐高温和密度小的镁合金就成为本技术领 域急需要解决的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种高强度、高韧性、耐高温和小密度的镁A会n五o为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案—种镁合金，其成份及含量为Gd7 ll重量n/。， 丫2 5重量％， Zr 0.3 0.6重量％， Zn0 1.0重量X，其余为Mg。一种优选技术方案，其特征在于所述镁合金的杂质的总含量《0.30重量％。一种优选技术方案，其特征在于所述杂质为Fe、 Si、 Ni、 Cu、 Ca、 Na元素中的一种或几种。一种优选技术方案，其特征在于所述杂质Fe和Ni的含量均《0. 004 重量％， Si和Cu的含量均《0.05重量0/0。一种优选技术方案，其特征在于所述Gd的含量为8 10重量％， Y 的含量为3 4重量％, Zr的含量为0. 4 0. 6重量％, Zn的最佳含量为0~ 1.0重量％。本专利技术的另一个目的是提供上述镁合金的制备方法。 一种镁合金的制备方法，该方法包括下述步骤(1) 、在石墨坩埚内壁及底部均匀地撒上一层镁合金表面阻燃覆盖剂；(2) 、加入镁锭，升温至熔化，当熔液温度达740 760'C时，按比例 加入Gd、 Y，搅拌5 8min;按比例加入Zr和Mg-Zr中间合金，搅拌5 8min，完全熔化后浇注；(3) 、将温度升温10-20'C，搅拌熔液8 10min，使熔液自下而上翻 滚，不得飞溅，并不断在熔液的波峰上撒以镁合金精炼剂；精炼剂的用量 为炉料重量的1. 5% 2. 0%;精炼结束后，将熔液升温20-30'C,保温静置 15 20min，制成镁合金熔体；(4) 、将制好的镁合金熔体浇注到钢制模具中，制成镁合金铸锭；(5) 、将制好的镁合金铸锭放入热处理炉中进行固溶，加热温度480 53(TC,保温时间10 16h，空气中冷却，然后在车床上车去铸锭表面氧化 层，制成挤压坯料；(6) 、将制好的挤压坯料进行变形加工；(7) 、对步骤(6)经变形加工后的型材进行人工时效，制得高强度、 高韧性、耐高温和小密度镁合金材料。一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(1)中的所述镁合金表面阻燃覆盖剂包括氯化镁38 46重量份,氯化钾32 40重量份，氯化 钡5 8重量份，氟化钙3 5重量份。一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(3)中的所述镁合金精 炼剂包括氯化钾54 56重量份，氯化钡14 16重量份，氟化钙1. 5 2. 5 重量份，氯化钙27 29重量份。一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(6)中的变形加工为挤 压、锻造或轧制。一种优选技术方案，其特征在于所述挤压步骤为将制好的挤压坯料加热到350 420°C，进行挤压，挤压筒温度280 350°C，挤压比15 25，制成挤压棒材。一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(7)中的人工时效工艺 为温度220 250'C，保温10 16h,空气中冷却，得镁合金。一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(7)中的人工时效工艺为先将挤压棒材加热到150 200'C，保温6 16h，进行第一级时效；然后再将挤压棒材升温至300 350'C，保温3 10h，进行第二级时效，空气中冷却，得镁合金。本专利技术制成的高强韧性耐热镁合金的密度《1.93g/cm3。本专利技术中稀土金属的加入不仅能够显著提高镁合金的室温强韧性和 耐热性，而且还能改善合金的铸造性能和耐腐蚀性能，同时还能保持镁合 金密度小的优点，为镁合金应用领域的扩大创造了条件。 具体实施例方式以下实施例中所用的％均为重量％。以下实施例包括镁合金的熔炼、铸 造、热处理以及挤压。但是，本专利技术的镁合金并不只限于实施例中的挤压 的变形加工方法，根据本专利技术的镁合金的强韧性高的特点，还可以采用其 它的变形加工方法，如锻造和轧制等。 实施例1镁合金的成份含量为Gd9%， Y4%， ZrO.5%, ZnO.5%,余量为Mg, 进行备料，其中，Gd、 Y、 Zn采用纯稀土金属，Mg采用镁锭，Zr采用Mg-Zr 中间合金。1、镁合金熔炼采用中频炉和石墨坩锅作为熔炼设备，首先在石墨坩埚内壁及底部均 匀地撒上一层表面阻燃覆盖剂包括氯化镁38重量份，氯化钾40重量份， 氯化钡8重量份，氟化钙5重量份，加入镁锭，升温至熔化，当熔液温度 达730 780。C时，按Gd 9%， Y 4%，加入稀土金属，搅拌5 8min;按照 Zr 0. 5%加入Mg-Zr中间合金；按Zn 0. 5%加入Zn，搅拌5 8rain，完全 熔化后浇注；光谱试样，进行炉前分析。如果成分不合格，可加料调整， 直至合格。将温度调整至720 76(TC，搅拌熔液8 10min，使熔液自下而上翻 滚，不得飞溅，并不断在熔液的波峰上撒以镁合金精炼剂氯化钾54重 量份，氯化钡16重量份，氟化钙2. 5重量份，氯化钙29重量份，精炼剂的 用量一般约为炉料重量的1.5% 2.0%。精炼结束后，将熔液升温至750 780°C，保温静置15 20min，精炼后升温静置的目的是减小熔液的密度和 粘度，以加速熔渣的沉析，也使熔渣能有较充分的时间从镁熔液中沉淀下来，以得到较纯净的熔体。至此，制成镁合金熔体。2、 镁合金铸造首先，将钢制铸模预热到200 300'C,在模具型腔表面喷涂镁合金金 属型重力铸造用涂料，涂料成分为滑石粉30%，水玻璃5%，余量为水。 然后，再将模具充分预热至200 300'C，保证涂料完全干燥。上述镁合金 熔体经过表面撇渣后，浇注到模具中，浇注过程中，尽量保持液流平稳充 型，尽量避免液流冲刷模具内壁。熔体经自然冷却凝固成镁合金铸锭。3、 镁合金的固溶和挤压将制好的镁合金铸锭放入热处理炉中进行固溶，加热温度510 520 'C，保温时间12 14h，空气中冷却。然后将处理后的镁合金铸锭在车床 上加工成直径为93mm、长度为270mm的圆柱状挤压变形坯料。将挤压变形 坯料加热到370 40(TC并保温30分钟后，将坯料转移到630吨挤压机的 挤压筒中，挤压筒温度300 32(TC，挤压成直径为20咖的棒材，挤压比 为21 22。4、 镁合金的时效一种时效工艺制度是将挤压棒材直接进行人工时效，人工时效制度 是220 250°C，保温10 16h，空气中冷却，得到镁合金。按照GB/T228-2002测试镁合金的室温拉伸力学性能，所得镁合金的室 温拉伸力学性能为抗拉强度o b = 450 480MPa，屈服强度o 。.2 = 390 425MPa，断裂延伸率55 = 3 5%;按照GB/T4338-1995,测试镁合金在250 'C下保温lOmin的拉伸力学性能，其中镁合金的抗拉强度o b》3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金，其成份及含量为：Ｇｄ７～１１重量％，Ｙ２～５重量％，Ｚｒ０．３～０．６重量％，Ｚｎ０～１．０重量％，其余为Ｍｇ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马志新，李德富，张家振，李彦利，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]