镁基合金制造技术

本发明专利技术涉及以镁为基础的可变形合金的成分和结构，所述合金具有力学性能（强度、可塑性）和耐腐蚀性的最佳组合，包括在体内。新型合金在室温下具有良好的可成形性，在氯化钠溶液中的高腐蚀稳定性、良好的耐热性，可用于各种技术领域，特别是在体内作为支架的结构材料。它们优选包括铟、钪、钇、稀土金属和锆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以镁为基础的可变形合金的成分和结构，所述合金具有最佳力学性能如强度、可塑性等，或者耐腐蚀性(包括在体内)。新型合金在室温下具有良好的可成形性， 在氯化钠溶液和生物体中具有高腐蚀稳定性，以及良好的耐热性。它们可用于各种技术领 域。
技术介绍
镁，一种轻金属，在制造业如汽车和航天工业中是有吸引力的材料，可用于制 造笔记本电脑、移动电话等。但是，它具有相当低水平的强度、韧性和可塑性，原因在于 h.c.p.晶体结构。另外，因为镁具有强化学活性，所以耐腐蚀性低。因此，在一些工业领域 中使用镁的唯一方法是制造具有改善性能的镁基合金。 虽然合金化元素对镁合金的力学和腐蚀性能的影响已在二元系统中得到充分研 究，但在多组分合金中它们的相互(即组合、连接、聚集等)影响可变得复杂和不可预期。 因此，所选基本合金化元素及其在合金中的相互关系对其性能具有决定性影响。 根据附加的合金化元素如锂、铝、锌、钇等将工业镁合金分成几类。例如，在 ASTM规定中有几类镁合金，以锂为基础-LA (Mg-Li-Al) 、 LAE (Mg-Li-Al-P3M)，以铝为 基础-AM (Mg-Al-Mn) 、 AZ (Mg-Al-Zn) 、 AE (Mg-Al-RE)，其中RE代表稀土金属，以锌为基 础-ZK (Mg-Zn-Zr) 、 ZE (Mg-Zn-啦和ZH(Mg-Zn-Th);或以紀为基础-WE (Mg+Nd-Zr)等。 许多专利描述具有更复杂成分的合金，不能清楚地指定为ASTM规定中的任何一 类。开发这些合金的主要目的是改善可用于各种
的镁的某些性能。通过改变硬化 和塑性变形机制的工作组合(worked combination)，控制镁合金和具有固定成分的其它金 属合金的力学性能。后者可转而通过改变合金的结构条件以及使用特殊热处理进行调节。 镁的腐蚀率明显依赖其纯度。例如，在4%氯化钠水溶液中，纯度为99. 9%的镁的 腐蚀率为纯度为99. 99%的镁的几百倍。 合金的合金化元素、它们的分布及其形成的化学化合物的成分也影响对腐蚀的耐 受性。镁合金的腐蚀率取决于合金的结构条件及其制造方法。另外，一些杂质可改变对其 它合金化元素容许范围的要求。因此，将一些铝引入镁基合金中可增加其它合金化元素对 合金腐蚀率的影响。 预计本专利技术的合金主要在室温下使用，用于需要好的可成形性和高腐蚀稳定性的 应用。因此下文关于改善镁合金的力学和腐蚀性能的在先的发展将视为在指定温度条件下 进行。只部分考虑在提高温度和高温下镁合金强度_、抗蠕变性_和腐蚀特征的改善数据。 该数据将下降，因为虽然在室温下将保持改善此类合金的强度，但在这些条件下可塑性特 征可明显降低。 除非另外说明，否则对已知镁合金性能的描述涉及20-5(TC范围的温度，合金的成 分将用重量百分数表示。(注意虽然最常使用定义重量百分数，但从物理方面来看质 量百分数更真实，因为在地球的不同地理范围物体重量是不同的，而物体质量恒定。我们 在下文将我们的成分以质量百分数表示。 虽然Mg-Li合金是最具有可塑性的镁合金，但它们的主要问题是低腐蚀稳定性和 强度。例如，在室温下合金Mg-llX Li在104MPa强度的极限伸长率达到39% (参阅美国 专利号2005/6838049)。但是，Mg-Li合金的腐蚀率即使在纯水中也相当高。 另外掺杂Mg-Li合金以增加其强度和腐蚀稳定性。最常见将铝和锌加入合金内以 增加强度和腐蚀稳定性。加入铝和锌(分别为4%和2% )产生Mg-Li-Al-Zn合金强度和 可变形性的满意组合。已显示将0. 6% Al加入合金Mg-9X Li内在广泛的变形率范围内在 低于20(TC的温度下强度发生实质性增加。具有此类成分的合金的腐蚀稳定性也增加。 合金化元素的一些其它组合可用于合金Mg-Li系统。美国专利号2005/6838049 描述〃 Room_temperature_formable magnesium alloy withan excellent corrosion resistance (具有良好耐腐蚀性的室温下可变形的镁合金) 〃 。其成分包括8. 0-11. 0%锂， 0. 1-4. 0%锌，0. 1-4. 5%钡，0. 1-0. 5% Al，和0. 1-2. 5% Ln(为1种或多种镧系元素的总 和)和0. 1-1.2% Ca，其余为Mg和不可避免的杂质(其余部分不是由镁组成，而将其视为 基质(或由Mg和不可避免的杂质组成)，将合金化元素加入其中)。该专利技术重点在于沉淀 Mg^^相(MguB^是晶体学称为相的化学组合)，提供合金基体的a-和P-相的精制 和均匀分散。此类结构增加合金的强度。但是，虽然钡具有b.c.c.晶格，它在Mg中的溶解 限度低，形成明显降低Mg-Li合金可塑性特征的金属间化合物Mg17Ba2。 美国专利号1991/5059390描述基本上由约7_12%锂、约2_6%铝、约0. 1_2%稀 土金属(优选钪)、至多约2%锌和至多约1%锰组成的双相镁基合金。该合金表现改善的 强度、可变形性和/或耐腐蚀性组合。 日本专利号1997/9241778公开用作建筑材料的镁合金，包含至多40% Li和一种 或多种以下添加剂至多10% Al、至多4% Zn、至多4% Y、至多4% Ag和至多4% RE。 在美国专利号1993/5238646中，描述制备具有改善的强度、可变形性和耐腐蚀性 组合的合金的方法。具体合金包括7-12%锂、2-7%铝、0. 4-2%稀土金属、至多2%锌和至 多1%锰，其余为镁和杂质。作为合金基质的镁的纯度为99.99%。 Mg-Al合金是用于各种用途的最普遍的镁合金种类(类别AM，AZ，AE等)。但是， 虽然它们的耐腐蚀性增强和强度更高，它们的可塑性远低于Mg-Li合金。提供合金化元素 的各种组合以改善这类合金的某些性能。 美国专利号2005/0129564描述的合金包含10-15% A1、0. 5-10% Sn、0. 1-3% Y和 0. l-l^Mn，其余为Mg和不可避免的杂质。镁合金表现良好的抗蠕变性，特别适合与发动机 有关的部分。 美国专利号2002/6395224描述的合金包含镁作为主要组分，0. 005重量％或更 多的硼，O. 03-1重量％的锰，基本不含锆或钛。这种镁合金还可包含1-30重量％ Al和/或 0. 1-20重量％锌。因为镁合金中含有合适量的硼和锰，所以精制镁合金颗粒。结构精制增 加这种合金的力学性能。 在美国专利号2005/0095166中公开用于铸造的耐热镁合金，包含6_12 %铝、 0. 05-4%|丐、0. 5-4%稀土元素、0. 05-0. 50%锰、0. 1_14%锡，其余为镁和不可避免的杂质。 本专利技术的问题是改善镁合金的耐热性。 在Mg-Zn合金中，最常见的合金是在室温下具有良好强度和可塑性的 ZK (镁-锌-锆)，具有平均强度的ZE (镁-锌-RE)和在老化条件(T5)下具有高室温屈服强度的ZH(镁-锌-钍)。但是，不再制造含钍合金，因为其含有放射性组分。 美国专利号2001/6193817描述用于高压模铸(HPDC)的另一种镁基合金，提供良 好的抗蠕变性和耐腐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁基合金，该合金包含：－总量为０．１－４质量％的铟和／或镓，－总量为０．１－１５．０质量％的钪和／或钆，－０．１－３．０质量％的钇，－总量为０．１－３．０质量％的稀土金属，－总量为０．１－０．７质量％的锆、铪和钛中的一种或多种，和－补足差额的纯度大于或等于９９．９８质量％的镁。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-5-28 07010557.2一种镁基合金，该合金包含-总量为0.1-4质量％的铟和/或镓，-总量为0.1-15.0质量％的钪和/或钆，-0.1-3.0质量％的钇，-总量为0.1-3.0质量％的稀土金属，-总量为0.1-0.7质量％的锆、铪和钛中的一种或多种，和-补足差额的纯度大于或等于99.98质量％的镁。2. 权利要求l的合金，其中铁、镍或铜杂质各自的量为0.002质量％或更少。3. 权利要求1或2的合金，其中该结构为超细颗粒化，颗粒尺寸小于或等于3微米。4. 权利要求1-3中任一项的合金，包含0. 001质量％或更少的有毒元素。5. 权利要求l-5中任一项的合金，其中银(Ag)、铝(Al)、铍(Be)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞 (Hg)、锶(Sr)和钍(Th)各自的量为0. 001质量％或更少。6. 权利要求1-5中任一项限定的合金用于制造医疗装置的至少一部分的用途。7. 包含权利要求l-5中任一项限...

【专利技术属性】
技术研发人员：II帕皮罗夫，AI皮卡洛夫，VS肖库罗夫，SV西夫特索夫，
申请(专利权)人：阿克罗斯塔克英属维尔京群岛公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]