一种长周期结构增强的镁锡合金板材的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种长周期结构增强的镁锡合金板材的制备方法，是针对变形镁合金材料力学性能塑性低的情况，采用在镁合金熔炼中添加镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金，经真空熔炼、轧制，制成长周期结构增强的镁锡合金板材，增强了镁锡合金板材的力学性能，此制备方法工艺先进，技术参数精确，制备的镁锡合金板材抗拉强度达299MPa，延伸率达9.3％，是先进的长周期结构增强的镁锡合金板材的制备方法。

A Method for Preparing Magnesium-Tin Alloy Sheet with Long Period Structural Reinforcement

The present invention relates to a preparation method of Mg-Sn alloy plate with long-period structure enhancement. In view of the low mechanical properties and plasticity of wrought magnesium alloy, Mg-Sn alloy plate with long-period structure enhancement is made by adding Mg, Zn, Sn, Mg-Yttrium master alloy and Mg-Zr master alloy in magnesium alloy smelting and vacuum smelting and rolling, which enhances the force of Mg-Sn alloy plate. The preparation process is advanced and the technical parameters are accurate. The tensile strength and elongation of the prepared Mg-Sn alloy sheet are 299 MPa and 9.3%. It is an advanced preparation method of Mg-Sn alloy sheet with long-period structure enhancement.

【技术实现步骤摘要】
一种长周期结构增强的镁锡合金板材的制备方法
本专利技术涉及一种长周期结构增强的镁锡合金板材的制备方法，属于有色金属材料制备及应用的

技术介绍
镁合金作为轻质金属工程结构材料，因其具有比重轻、比强度比刚度高、阻尼减振降燥能力强、液态成型性能优越、能屏蔽电磁辐射和易于回收利用的特征，适合汽车、计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工、军事领域的应用；在镁合金中添加Ce、Y可以提高合金高温强度及抗高温蠕变性能和改善铸造性能。在Mg-RE-Zn系镁合金中，长周期堆垛有序(LPSO)相具有显著地强韧化效果，通过调控Mg、RE、Zn的比例，使合金中形成准晶或LPSO相，可以有效的提高合金的强度和塑性，在变形处理后，其力学性能大幅度上升。在大多数变形镁合金的研究中，强度能达到很高，但塑性往往低于5％，无法满足军工和民用的应用要求，这一技术还在科学研究中。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是针对
技术介绍
的情况，以镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金为原料，通过对Mg-Y-Zn微合金化，并合理控制合金成分，经真空熔炼炉熔炼、浇铸成型、均匀化处理、轧制成型，制成长周期结构增强的镁锡合金板材，以提高镁合金板材的力学性能。技术方案本专利技术使用的化学物质材料为：镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金、氧化镁、水玻璃、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位制备方法如下：(1)预处理固态块体材料①切块，将镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金置于钢质平板上，用机械切制成块，块体尺寸≤20mm×20mm×20mm；②切块后对镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金用无水乙醇进行清洗；③清洗后置于真空干燥箱中预热干燥，预热干燥温度120℃，真空度2Pa，干燥时间40min；(2)配制涂覆剂称取氧化镁50g±1g，量取水玻璃10mL±1mL,、去离子水500mL±1mL，加入混浆机中进行搅拌，搅拌均匀后成乳白色悬浮状液体，即涂覆剂；(3)制备开合式模具开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔呈矩形，型腔表面粗糙度为Ra0.08-0.16μm；(4)熔炼制备镁合金锭镁合金锭的熔炼是在真空熔炼炉中进行的，是在中频感应加热、抽真空、氩气底吹、浇铸成型过程中完成的；①预处理开合式模具用无水乙醇清洗开合式模具型腔，使之洁净；用配制的涂覆剂均匀涂覆开合式模具型腔表面，表面涂覆层厚度0.5mm；将开合式模具置于干燥箱中预热，预热温度150℃，预热时间30min；②打开真空熔炼炉，清理熔炼坩埚内部，并用无水乙醇进行清洗，使坩埚内部洁净；③称取镁块1196g±0.01g、锌块38g±0.01g、锡块6g±0.01g、镁钇中间合金块230g±0.01g、镁锆中间合金块30g±0.01g，置于坩埚底部；④关闭真空熔炼炉，并密闭；开启真空泵，抽取炉内空气，并使炉内压强达2Pa；开启中频感应加热器，开始加热，加热温度750℃±1℃，加热熔炼时间60min；⑤在坩埚底部通入氩气底吹管，向坩埚内输入氩气，氩气底吹速度150cm3/min，使炉内压强恒定在1个大气压，并由出气管阀调控；镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金在熔炼过程中将发生合金化反应，反应式如下：式中：Mg10YZn：18R长周期有序相Sn3Y5：锡钇高温稳定相α-Mg：镁基体相α-Zr：锆基体相熔炼后成合金熔液，加热温度降至720℃±1℃，在此温度恒温保温10min；⑥浇铸关闭氩气底吹管；打开真空熔炼炉；除去熔炼坩埚内熔液表面熔渣；对准预热的开合式模具浇口，进行浇铸，铸满为止；⑦冷却，将浇铸了合金熔液的开合式模具放入真空冷却炉内冷却，冷却温度20℃；⑧开模，打开开合式模具，取出铸件，即镁合金锭；(5)均匀化处理镁合金锭将制备的镁合金锭置于热处理炉中进行均匀化处理，均匀化温度为520℃，恒温保温时间为8h，通入氩气进行保护，氩气通入速度为100cm3/min；恒温保温后，将镁合金锭快速置于70℃的温水中进行冷却处理，冷却时间为50s；18R长周期有序相在均匀化处理过程中将发生相变反应，反应式如下：式中：Mg12YZn：14H长周期有序相(6)轧制镁合金板材镁合金板材的轧制是在双辊轧机上进行的，是在板坯加热、轧辊加压、材料变形过程中完成的；调整好上轧辊和下轧辊之间的距离；开启轧机的双辊转动机构，上轧辊的转动方向为逆时针方向，下轧辊的转动方向为顺时针方向，由左向右轧制，转速为10r/min；将均匀化处理后的镁合金锭机械切割为10mm厚的板坯，将板坯置于500℃的热处理炉中保温30min，之后进行从左至右14个道次轧制，道次间将板材置于热处理炉中保温5min；最终轧制变形总量为76％，镁合金板材厚度为2.4mm；(7)清理、清洗镁锡合金板材将长周期结构增强的镁锡合金板材置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，使表面光洁；然后用无水乙醇清洗各部，使其洁净；(8)真空干燥镁锡合金板材将长周期结构增强的镁锡合金板材置于真空干燥箱中，干燥温度80℃，真空度2Pa，干燥时间10min，成终产物；(9)检测、分析、表征对制备的长周期结构增强的镁锡合金板材的形貌、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征；用金相分析仪进行金相组织分析；用微机控制电子万能试验机进行抗拉强度分析；结论：长周期结构增强的镁锡合金板材为银灰色板材，金相组织中主要含有α-Mg基体相、α-Zr基体相、长周期有序相Mg12YZn以及微量的Sn3Y5相，由于轧制和Sn的添加，长周期结构呈现出长纤维状以及小颗粒状均匀分布，在长周期相的周围错综分布着栾晶，合金抗拉强度达299Mpa，延伸率达9.3％。有益效果本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，是针对变形镁合金材料力学性能塑性低的情况，采用在镁合金熔炼中添加镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金，经真空熔炼、轧制，制成长周期结构增强的镁锡合金板材，增强了镁锡合金板材的力学性能，此制备方法工艺先进，技术参数精确，制备的镁锡合金板材抗拉强度达299MPa，延伸率达9.3％，是先进的长周期结构增强的镁锡合金板材的制备方法。附图说明图1，长周期结构增强的镁锡合金板材轧制状态图；图2，长周期结构增强的镁锡合金板材横切面金相组织图；图3，长周期结构增强的镁锡合金板材拉伸应力应变曲线图；图中所示，附图标记清单如下：1、双辊轧机顶座，2、上轧辊加热转动机构，3、上轧辊，4、镁合金板材，5、下轧辊，6、下轧辊加热转动机构，7、双辊轧机底座，8、双辊间距调节器，9、轧辊工作指示灯，10、双辊轧机电源指示灯，11、轧辊转动控制器，12、双辊轧机电源开关，13、双辊轧机电控箱。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步说明：图1所示，为长周期结构增强的镁锡合金板材轧制状态图，各部位置要正确，按量设置，按序操作。制备使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以毫米、毫升、厘米3为计量单位。镁合金板材的轧制是在双辊轧机上进行的，是在板坯加热、轧辊加压、材料变形过程中完成的；双辊轧机为立式，双辊轧机底座7的右上部为双辊轧机电控箱13，双辊轧机电控箱13上设有双辊间距调节器8、轧辊工作指示灯9、双辊轧机电源指示灯10、轧辊转动控制器11、双辊轧机电源开关12；在双辊轧机底座7的左上部为下轧辊加热转动机构6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长周期结构增强的镁锡合金板材的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金、氧化镁、水玻璃、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位

【技术特征摘要】
1.一种长周期结构增强的镁锡合金板材的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金、氧化镁、水玻璃、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位制备方法如下：(1)预处理固态块体材料①切块，将镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金置于钢质平板上，用机械切制成块，块体尺寸≤20mm×20mm×20mm；②切块后对镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金用无水乙醇进行清洗；③清洗后置于真空干燥箱中预热干燥，预热干燥温度120℃，真空度2Pa，干燥时间40min；(2)配制涂覆剂称取氧化镁50g±1g，量取水玻璃10mL±1mL,、去离子水500mL±1mL，加入混浆机中进行搅拌，搅拌均匀后成乳白色悬浮状液体，即涂覆剂；(3)制备开合式模具开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔呈矩形，型腔表面粗糙度为Ra0.08-0.16μm；(4)熔炼制备镁合金锭镁合金锭的熔炼是在真空熔炼炉中进行的，是在中频感应加热、抽真空、氩气底吹、浇铸成型过程中完成的；①预处理开合式模具用无水乙醇清洗开合式模具型腔，使之洁净；用配制的涂覆剂均匀涂覆开合式模具型腔表面，表面涂覆层厚度0.5mm；将开合式模具置于干燥箱中预热，预热温度150℃，预热时间30min；②打开真空熔炼炉，清理熔炼坩埚内部，并用无水乙醇进行清洗，使坩埚内部洁净；③称取镁块1196g±0.01g、锌块38g±0.01g、锡块6g±0.01g、镁钇中间合金块230g±0.01g、镁锆中间合金块30g±0.01g，置于坩埚底部；④关闭真空熔炼炉，并密闭；开启真空泵，抽取炉内空气，并使炉内压强达2Pa；开启中频感应加热器，开始加热，加热温度750℃±1℃，加热熔炼时间60min；⑤在坩埚底部通入氩气底吹管，向坩埚内输入氩气，氩气底吹速度150cm3/min，使炉内压强恒定在1个大气压，并由出气管阀调控；镁、锌、锡、镁钇中间合金、镁锆中间合金在熔炼过程中将发生合金化反应，反应式如下：式中：Mg10YZn：18R长周期有序相Sn3Y5：锡钇高温稳定相α-Mg：镁基体相α-Zr：锆基体相熔炼后成合金熔液，加热温度降至720℃±1℃，在此温度恒温保温10min；⑥浇铸关闭氩气底吹管；打开真空熔炼炉；除去熔炼坩埚内熔液表面熔渣；对准预热的开合式模具浇口，进行浇铸，铸满为止；⑦冷却，将浇铸了合金熔液的开合式模具放入真空冷却炉内冷却，冷却温度20℃；⑧开模，打开开合式模具，取出铸件，即镁合金锭；(5)均匀化处理镁合金锭将制备的镁合金锭置于热处理炉中进行均匀化处理，均...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇宏，鲁若鹏，张培霖，侯华，丁志兵，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14