一种Mg-Zr中间合金及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种Mg

【技术实现步骤摘要】
一种Mg
‑
Zr中间合金及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及铸造镁合金的
，尤其涉及一种Mg
‑
Zr中间合金及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有比强度比刚度高、减震性好、电磁屏蔽性强等优势，因此镁合金在航空航天、交通运输、3C产品等领域获得了广泛应用。对镁合金进行晶粒细化，不但可以进一步提高镁合金的综合力学性能，还能够调控合金凝固过程的组织形态，从而改善铸造性能，这对推动镁合金朝着薄壁、复杂、大型趋势发展意义重大。
[0003]Zr是镁合金(不含Al、Si、Fe和Mn等元素)最有效的晶粒细化剂，Zr的加入可以显著细化晶粒，提高镁合金的强度、韧性和抗热裂性等。Zr在镁合金中主要以未溶解的颗粒Zr与溶解于基体的溶质Zr两种形式存在。颗粒Zr主要通过异质形核效应(提高形核率)实现晶粒细化，而溶质Zr主要通过成分过冷效应(促进晶粒形核、抑制晶粒生长)实现晶粒细化。
[0004]工业上主要通过加入Mg
‑
Zr中间合金对镁合金进行细化，然而Zr在Mg
‑
Zr中间合金中主要以颗粒态的形式存在，传统的Mg
‑
Zr中间合金往往组织粗大、不均匀，团聚明显，细化过程中容易发生沉降，导致出现细化衰退及Zr收得率低等现象，同时，Mg
‑
Zr中间合金中的夹杂往往较多，易产生细化与净化相互制约的问题。因此亟需提供一种方案改善上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种Mg
‑
Zr中间合金及其制备方法与应用，能够改善目前Mg
‑
Zr中间合金存在的Zr颗粒粗大、团聚比例高、夹杂多等问题，使得颗粒Zr、溶质Zr及镁合金熔体净化的协同改善，能够达到对Mg
‑
Zr中间合金除渣及减少Zr颗粒沉降的效果，进而显著改善Zr对镁合金的细化效应。
[0006]第一方面，本专利技术提供的一种Mg
‑
Zr中间合金的制备方法，包括以下步骤：
[0007]制备Zr含量为10
‑
20wt％的Mg
‑
Zr合金熔体；
[0008]对所述Mg
‑
Zr合金熔体施以机械力进行50
‑
100rpm的搅拌；
[0009]将搅拌后的Mg
‑
Zr合金熔体流经陶瓷过滤块过滤后，冷却成型制得Mg
‑
Zr合金锭：
[0010]对所述Mg
‑
Zr合金锭进行固溶处理制得Mg
‑
Zr中间合金。
[0011]本专利技术提供的一种Mg
‑
Zr中间合金的制备方法的有益效果在于：通过调节Zr在合金熔体中的质量分数，并且对Mg
‑
Zr合金熔体采用机械搅拌，能够实现团簇Zr的分散，并对颗粒Zr进行细化，提高1
‑
5μm有效形核区间的Zr颗粒比例；将Mg
‑
Zr合金熔体采用陶瓷过滤块进行过滤，能够实现合金熔体的净化，能够改善合金熔体中细化与净化相互制约的问题；并且经过固溶处理能够使得Zr粒子进一步固溶于Mg基体中，最大程度地提高Zr溶质原子的浓度，发挥更好的成分过冷效应，协同提升Mg
‑
Zr中间合金的细化效应；即，本专利技术提出的制备方法，能够实现颗粒Zr、溶质Zr与熔体净化的协同改善，同时不需要对Mg
‑
Zr中间合金进
行反复重熔，能够提高制备Mg
‑
Zr中间合金的便捷性，能够适用于大规模的工业化生产。
[0012]可选地，执行所述制备Zr含量为10
‑
20wt％的Mg
‑
Zr合金熔体的步骤过程中包括：将Mg
‑
Zr商用中间合金与商用纯镁锭进行破碎抛丸后，置于真空中频感应电炉中在780
‑
800℃进行真空熔炼。其有益效果在于：能够提高Mg
‑
Zr商用中间合金与商用纯镁锭的表面洁净度，同时有利于对其进行熔炼，并且在高温状态下更加有利于Zr的溶解。
[0013]可选地，执行所述将搅拌后的Mg
‑
Zr合金熔体流经陶瓷过滤块过滤后冷却成型制得Mg
‑
Zr合金锭的过程中包括：所述陶瓷过滤块的孔隙密度为10
‑
20PPI。其有益效果在于：经过陶瓷过滤块对合金熔体的过滤作用，能够改善Mg
‑
Zr中间合金夹杂较多的缺陷，实现了合金熔体的净化。
[0014]可选地，执行所述将搅拌后的Mg
‑
Zr合金熔体流经陶瓷过滤块过滤后冷却成型制得Mg
‑
Zr合金锭的过程中包括：所述冷却成型时降温速率为20
‑
200℃/s。其有益效果在于：对Mg
‑
Zr合金熔体进行快速冷却，能够避免溶质Zr大量析出，更加有利于后续进行固溶处理使得Zr粒子固溶于Mg基体中。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种应用上述任一可选制备方法所制备的Mg
‑
Zr中间合金。其有益效果在于：能够适用于大规模的工业化生产。
[0016]第三方面，本专利技术提供一种应用上述任一可选制备方法所制备的Mg
‑
Zr中间合金在镁合金制备中的应用。其有益效果在于：能够提高镁合金中晶粒细化程度，提高所制备镁合金的力学性能。
[0017]可选地，包括以下步骤：将Mg
‑
Zr中间合金预热后置于过滤容器中，并将过滤容器置于镁合金熔体中待Mg
‑
Zr中间合金熔化后取出过滤容器，并搅拌熔体后保温；其中，所述过滤容器的孔径为1
‑
3mm。其有益效果在于：能够进一步减小杂质对镁合金熔体的影响，并且弱化Zr沉降所带来的细化衰退效应。
[0018]可选地，将所述Mg
‑
Zr中间合金置于300
‑
400℃的环境中预热。其有益效果在于：能够加快Mg
‑
Zr中间合金在镁合金熔体中的溶解，避免沉降。
[0019]可选地，所述Zr在所述镁合金中的质量分数为0.1
‑
1％。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例中一种Mg
‑
Zr中间合金的制备方法的流程框图；
[0021]图2为本专利技术实施例Mg
‑
Zr中间合金在镁合金制备中应用时过滤容器的使用示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例1中Mg
‑
Zr中间合金的显微组织图；
[0023]图4为本专利技术对比例1中所使用商用Mg
‑
Zr中间合金的显微组织图；
[0024]图5为本专利技术实施例2中Mg
‑
6.0wt％Zn
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mg
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Zr中间合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备Zr含量为10
‑
20wt％的Mg
‑
Zr合金熔体；对所述Mg
‑
Zr合金熔体施以机械力进行50
‑
100rpm的搅拌；将搅拌后的Mg
‑
Zr合金熔体流经陶瓷过滤块过滤后，冷却成型制得Mg
‑
Zr合金锭；对所述Mg
‑
Zr合金锭进行固溶处理制得Mg
‑
Zr中间合金。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，执行所述制备Zr含量为10
‑
20wt％的Mg
‑
Zr合金熔体的步骤过程中包括：将Mg
‑
Zr商用中间合金与商用纯镁锭进行破碎抛丸后，置于真空中频感应电炉中在780
‑
800℃进行真空熔炼。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，执行所述将搅拌后的Mg
‑
Zr合金熔体流经陶瓷过滤块过滤后冷却成型制得Mg
‑
Zr合金锭的过程中包括：所述陶瓷过滤块的孔隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，曾刚，刘洪，李建龙，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：