一种Mg-Bi-Al-Sc-Ag合金及其制备工艺制造技术

技术编号：40811213 阅读：4 留言：0更新日期：2024-03-28 19:33

本发明专利技术公开一种Mg‑Bi‑Al‑Sc‑Ag合金及其制备工艺，属于金属合金领域，合金中各组分及其重量百分比为：铋5.0～8.0wt%；铝4.0～6.0wt%；钪0.5～1.0wt%；银0.5～1.0wt%；余量为Mg和杂质。合金制备工艺包含熔炼与浇铸、挤压处理与退火处理三个主要制备步骤。依靠细化第二相及晶粒，固溶强化原理设计一种新型高强镁合金及高效的制备工艺，获得组织由破碎的Mg<subgt;3</subgt;Bi<subgt;2</subgt;相、块状Al<subgt;3</subgt;Sc相、细小晶粒构成的高强挤压Mg‑Bi‑Al‑Sc‑Ag合金，且该合金不需要复杂的挤压前热处理，工艺简单，应用前景广。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属合金领域，尤其涉及一种mg-bi-al-sc-ag合金及其制备工艺。

技术介绍

1、镁铋合金是近年来开发的一种新型高强耐热镁合金，依靠沿晶界分布的镁铋相实现强化效果，近年逐渐受到关注。典型的如mg-bi合金(xin li et al,materialscharacterization 194(2022)112453)、一种含bi变形镁合金(专利公告号cn104046872b)已经在力学性能上取得了显著提高，但仍有进步空间。研究表明，时效mg-bi合金的强化效果需要500℃以上的固溶处理，且需要保持较长时间的时效处理工艺，达到峰时效时间约为40-60h，进一步提高合金性能，主要依靠添加增加析出相的数量，同时减小析出相的尺寸，或者通过变形处理细化晶粒进一步提高该合金性能。

2、为获得优异的合金性能，并且提高合金制备效率，本专利通过合理合金化，在mg-bi合金中，加入适量al、sc和ag元素，依靠mg3bi2相、al3sc相的第二相强化，铸态直接挤压处理后细化第二相和晶粒尺寸，设计一种含bi和al元素含量较高的镁合金；同时发挥al元素和ag元素的固溶强化效果，充分发挥各种元素的强化效果，设计出一种新型铸态-挤压mg-bi-al-sc-ag合金及其制备工艺，且该合金制备工艺简单，应用前景广阔。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本专利技术提出了一种mg-bi-al-sc-ag合金及其制备工艺。

2、在一个方面，本专利技术提供如下技术方案：

<p>3、一种mg-bi-al-sc-ag合金，合金中各组分及其重量百分比为：

4、bi：5.0～8.0wt％；

5、al：4.0～6.0wt％；

6、sc：0.5～1.0wt％；

7、ag：0.5～1.0wt％；

8、余量为mg和杂质。

9、作为优选，合金中各组分及其重量百分比为：

10、bi：7.0～8.0wt％；

11、al：5.0～6.0wt％；

12、sc：0.8～1.0wt％；

13、ag：0.7～1.0wt％；

14、余量为mg和杂质。

15、作为优选，合金中各组分及其重量百分比为：

16、bi：8.0wt％；

17、al：5.5wt％；

18、sc：1.0wt％；

19、ag：0.8wt％；

20、余量为mg和杂质。

21、在另一方面，本专利技术还提供另一技术方案：

22、一种mg-bi-al-sc-ag合金制备工艺，包括以下步骤：

23、步骤s1、配料：根据合金中各组分以及质量百分比称取金属原料，所述金属原料包括：纯度大于99.95％的高纯金属mg、纯度大于99.95％的高纯金属bi、纯度大于99.99％的高纯金属al、纯度大于99.90％的高纯金属ag、mg-10sc中间合金；

24、步骤s2、热炉：将熔炼炉升温至400℃，待温度稳定后，向炉膛内通入99％co2+1％sf6气体保护气氛；

25、步骤s3、一次熔炼：将称取的高纯金属mg和mg-10sc中间合金加入炉内，400℃保温10min完成材料烘干，然后将熔炼炉的温度升高至710℃，保温30min，合金熔化；

26、步骤s4、二次熔炼：将在200℃完成烘干的低熔点高纯金属bi、高纯金属al、高纯金属ag加入熔炼炉内的熔液中，继续升温至740-750℃，保温20min，然后将熔炼炉的温度降低至700℃，保温20min；

27、步骤s5、去杂：保温完成后，进行搅拌，混合均匀，一次性去除熔体表层渣料；

28、步骤s6、铸造：在200℃下预热金属模具40min，将熔体浇注于金属模具中，自然冷却，获得铸态mg-bi-al-sc-ag合金。

29、作为优选，所述步骤s6后，还包括：

30、步骤s7、将步骤s6得到的铸态mg-bi-al-sc-ag合金进行挤压处理，挤压处理条件为：在300-350℃条件下挤压，挤压前尺寸为25mm，挤压后尺寸为5mm，挤出速率为100mm/min；

31、步骤s8、将步骤s7处理后的铸态mg-bi-al-sc-ag合金进一步的去应力退火处理，退火温度为200℃，保温时间为10h，水冷得到mg-bi-al-sc-ag合金。

32、作为优选，所述步骤s7中，挤压处理条件为：在320℃条件下挤压，挤压前尺寸为25mm，挤压后尺寸为5mm，挤出速率为100mm/min。

33、作为优选，所述步骤s4、二次熔炼中，将在200℃完成烘干的低熔点高纯金属bi、高纯金属al、高纯金属ag加入熔炼炉内的熔液中，继续升温至750℃，保温20min，然后将熔炼炉的温度降低至700℃，保温20min。

34、本专利技术的有益效果：

35、本专利技术提供的mg-bi-al-sc-ag合金，充分发挥第二相强化、细晶强化和固溶强化效果，显著提高合金强度，试样拉伸强度最高达到313.7mpa；本专利技术还针对mg-bi-al-sc-ag合金设计出一种创新的制备加工工艺，突破传统的复杂热处理工艺加挤压处理工艺，显著提高了合金制备效率，减少制备成本，应用前景广阔。

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【技术保护点】

1.一种Mg-Bi-Al-Sc-Ag合金，其特征在于，合金中各组分及其重量百分比为：

2.根据权利要求1所述的Mg-Bi-Al-Sc-Ag合金，其特征在于，合金中各组分及其重量百分比为：

3.根据权利要求2所述的Mg-Bi-Al-Sc-Ag合金，其特征在于，合金中各组分及其重量百分比为：

4.一种根据权利要求1或2或3所述的Mg-Bi-Al-Sc-Ag合金的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的Mg-Bi-Al-Sc-Ag合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S6后，还包括：

6.根据权利要求5所述的Mg-Bi-Al-Sc-Ag合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S7中，挤压处理条件为：在320℃条件下挤压，挤压前尺寸为25mm，挤压后尺寸为5mm，挤出速率为100mm/min。

7.根据权利要求4所述的Mg-Bi-Al-Sc-Ag合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S4、二次熔炼中，将在200℃完成烘干的低熔点高纯金属Bi、高纯金属Al、高纯金属Ag加入熔炼炉内的熔液中，继续升温至75

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【技术特征摘要】

1.一种mg-bi-al-sc-ag合金，其特征在于，合金中各组分及其重量百分比为：

2.根据权利要求1所述的mg-bi-al-sc-ag合金，其特征在于，合金中各组分及其重量百分比为：

3.根据权利要求2所述的mg-bi-al-sc-ag合金，其特征在于，合金中各组分及其重量百分比为：

4.一种根据权利要求1或2或3所述的mg-bi-al-sc-ag合金的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的mg-bi-al-sc-ag合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万东，
申请(专利权)人：承德石油高等专科学校，
类型：发明
国别省市：

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