一种镁锂锌铒镱合金丝材及其制备方法和在电弧增材制造中的应用技术

本发明专利技术提供了一种Mg

【技术实现步骤摘要】
一种镁锂锌铒镱合金丝材及其制备方法和在电弧增材制造中的应用


[0001]本专利技术涉及金属冶金
，尤其涉及一种Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb合金丝材及其制备方法和在电弧增材制造中的应用。

技术介绍

[0002]现代工业对超轻高强材料的需求越来越明显，由于镁锂合金具有显著的优势而被科学工作者密切关注，如低密度(一般为1.25
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1.65g/cm3，比普通镁合金轻1/3
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1/2，是铝合金的1/2)，高比强度，高比刚度，良好的电磁屏蔽性能和阻尼特性，以及优异的切削加工性能。因此镁锂合金被广泛应用在国防军工、航空航天、汽车和电子产品领域，有着十分广阔的市场前景。
[0003]目前，结构复杂、尺寸大的航天零部件主要采用铸造方法生产，若要推动镁锂合金在此类航天零部件上应用，一般采用铸造和锻造等方法制作镁锂合金坯料，然后进行后续机械加工等诸多工序，预留加工余量较大，原材料利用率很低，备货周期长，严重制约型号的研制进度。
[0004]增材制造技术(三维打印)无需模具、制造周期短、成本低等优点，可为复杂航天构件制造提供更多的设计思路，有利于实现"设计
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工艺
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制造"的快速有效协同。但现有基于粉末和丝材的镁合金增材制造都存在关键技术瓶颈，其中，对于激光熔融增材制造技术，高强韧镁合金粉末制备困难且易燃易爆，镁合金对激光具有高反射性，导致能量吸收率低，增加了激光器损坏的风险，不能满足工艺性能要求。对于电弧增材制造技术，现有高强韧稀土镁合金塑性较低，不易制备合格丝材，而非稀土镁合金绝对强度低，难以满足航天类构件的力学性能指标要求。
[0005]镁锂合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料，具有更高的比强度、比刚度、塑性和焊接性能，易于制备丝材，是一种适于电弧增材制造的轻质材料。镁锂合金中常用的合金元素包括Al、Zn、Si等，但是之前的研究表明，这些元素对于镁锂合金强度的提升幅度非常有限。稀土是镁合金有效的强化元素，与轻稀土相比，Gd、Y等重稀土对镁合金的强化作用体现得更为突出，研究者们已开发出一系列以Gd、Y为主要合金元素的高强度镁合金。公开号为CN 1948532A的中国专利公开了一种准晶相强化镁锂合金及其制备方法，通过控制Zn和Y的配比，在合金中形成准晶强化相，获得一种具有较高强度的变形镁锂合金。与此相似，公开号为CN104004949A的中国专利公开了一种高强度镁锂合金的制备方法，通过控制Zn和Gd的配比，也在合金中形成准晶强化相，获得一种具有较高强度的变形镁锂合金。但这两类镁锂合金的强塑性不匹配，不宜制备合格丝材，且在电弧增材制造过程中易形成裂纹。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb合金丝材及其制备方法和在电弧增材制造中的应用，解决电弧增材制造过程中构件出现裂纹的问题。
[0007]本专利技术提供了一种Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb合金丝材的制备方法，包括以下步骤：
[0008]按照Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb合金的组成，将镁源熔化得到镁熔体，在所述镁熔体温度为680～700℃加入锌源熔化，得到Mg
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Zn熔体；
[0009]在熔体温度为710～750℃时，对所述Mg
‑
Zn熔体进行一级惰性气体旋转喷吹精炼，得到净化Mg
‑
Zn熔体；
[0010]在熔体温度为720～750℃时，向所述净化Mg
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Zn熔体中加入饵源和镱源熔化，得到Mg
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Zn
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Er
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Yb熔体；
[0011]在熔体温度为680～730℃时，对所述Mg
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Zn
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Er
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Yb熔体进行二级惰性气体旋转喷吹精炼，得到净化Mg
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Zn
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Er
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Yb熔体；
[0012]向所述净化Mg
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Zn
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Er
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Yb熔体中加入锂源熔化，得到Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb熔体；
[0013]在熔体温度为660～720℃时，采用精炼熔剂对所述Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb熔体进行三级熔剂精炼，得到净化Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb熔体，所述精炼熔剂包括以下质量百分含量的组分：溴化钠25～55％，氯化钙10～35％，氯化锂10～35％，氟化锂5～25％，氯化饵1～8％，氯化镱1～8％，碳酸盐发泡剂5～15％；
[0014]将所述净化Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb熔体浇铸成棒料坯体后依次进行固溶处理和时效处理，得到Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb合金棒料；
[0015]将所述Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb合金棒料热挤压后拉拔，得到Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb合金丝材。
[0016]优选的，所述一级惰性气体旋转喷吹精炼的条件包括：喷头转速为100～300r/min，惰性气体流量为1～5L/min，喷吹时间为2～10min；
[0017]优选的，所述二级惰性气体旋转喷吹精炼的条件包括：喷头转速为50～350r/min，惰性气体流量为1～5L/min，喷吹时间为3～15min。
[0018]优选的，所述精炼熔剂的加入量为Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb熔体质量的1～6％。
[0019]优选的，所述碳酸盐发泡剂为碳酸锂、碳酸镁、碳酸锌、碳酸饵和碳酸镱的一种或多种。
[0020]优选的，所述加入锂源时，所述净化Mg
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Zn
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Er
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Yb熔体的温度为660～720℃。
[0021]优选的，所述固溶处理的温度为300～450℃，所述固溶处理的保温时间为1～11h；
[0022]所述时效处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mg
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Li
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Zn
‑
Er
‑
Yb合金丝材的制备方法，包括以下步骤：按照Mg
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Li
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Zn
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Er
‑
Yb合金的组成，将镁源熔化得到镁熔体，在所述镁熔体温度为680～700℃加入锌源熔化，得到Mg
‑
Zn熔体；在熔体温度为710～750℃时，对所述Mg
‑
Zn熔体进行一级惰性气体旋转喷吹精炼，得到净化Mg
‑
Zn熔体；在熔体温度为720～750℃时，向所述净化Mg
‑
Zn熔体中加入饵源和镱源熔化，得到Mg
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Zn
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Er
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Yb熔体；在熔体温度为680～730℃时，对所述Mg
‑
Zn
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Er
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Yb熔体进行二级惰性气体旋转喷吹精炼，得到净化Mg
‑
Zn
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Er
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Yb熔体；向所述净化Mg
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Zn
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Er
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Yb熔体中加入锂源熔化，得到Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb熔体；在熔体温度为660～720℃时，采用精炼熔剂对所述Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb熔体进行三级熔剂精炼，得到净化Mg
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Li
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Zn
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Er
‑
Yb熔体，所述精炼熔剂包括以下质量百分含量的组分：溴化钠25～55％，氯化钙10～35％，氯化锂10～35％，氟化锂5～25％，氯化饵1～8％，氯化镱1～8％，碳酸盐发泡剂5～15％；将所述净化Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb熔体浇铸成棒料坯体后依次进行固溶处理和时效处理，得到Mg
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Li
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Zn
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Er
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Yb合金棒料；将所述Mg
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Li
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Zn
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Er

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文才，李俊锋，
申请(专利权)人：上海云铸三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：