一种含稀土元素Er的镁合金钎料及其制备方法，属于镁合金连接技术领域。其各组分及所占重量百分比：Mg：40-55％，Zn：39-55％，Al：1-5％，Er：0.1-1.5，Er分布均匀。制备方法：将合金锭置于预热坩锅中，在保护气氛和机械搅拌下加热，完全熔化后捞渣，停止加热钎料，继续搅拌钎料，待钎料冷却到380℃-600℃，对熔融钎料施加超声波；将预热到300-700℃的超声波杆插入钎料液面下，超声波频率18～22kHz，超声波强度为0.5～5W/cm2，时间为10～150s；结束后移出超声波杆后静置；钎料液浇注模具中，空冷至室温。所得产品合金枝晶数量明显减少，晶粒得到细化，强度及韧性提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含稀土元素Er的Mg-Al-Si-Er镁合金钎料及其制备技术，属于镁合金连接
技术介绍
自20世纪90年代初开始，国际上主要金属材料的应用发展发生了显著变化，钢、 铁、铜、铝、锌等传统材料的应用增长缓慢，而以镁合金为代表的轻金属材料异军突起，以每年20%的速度持续增长。世界各国高度重视镁合金的研究与开发，将镁资源作为21世纪的重要战略物资，并加强了镁合金在汽车、计算机、通讯及航空航天等领域的应用开发与研究。因此，镁合金连接的研究也越来越得到重视。美国焊接学会编写的《钎焊手册》列举的目前可用于镁合金钎焊的商业钎料有 BMg-I、BMg-加(美国试验材料学会牌号分别是AZ92A和AZ125)。以上两种钎料都适合于火焰钎焊、炉中钎焊和浸渍钎焊。但这两种钎料熔点较高，配以的钎剂熔点温度也较高(约 538°C )，超过大多镁合金的燃点及熔点温度，因此只适于钎焊AZ10A、K1A及MlA等少量几种镁合金，并不适于钎焊得到应用的如Mg-Al-Si系等镁合金。日本的MC3标准镁合金钎料的成分非常接近于美国的BMg-Ι，但该钎料的温度范围是605 615°C，此钎焊温度过高。日本新研发的h-Mg-Si-Al钎料，其钎料熔化温度范围在449 490°C。该钎料中含有大量的贵重金属化，其中h的质量百分比达到65%，大大提高了钎料成本。中国机械工程学会焊接学会编写的《焊接手册》中有关镁合金的钎焊仅列举了 Mg-Al-Si钎料，其成分为A112%、 ZnO. 5 %、BeO. 005 %、Mg余量，其他相关内容极少。申请号为200910092586.8的专利专利技术了一种Mg-Si镁合金钎焊材料，申请号为200810116505.9的专利专利技术了一种镁合金中温钎焊材料，其钎料主要成分为Al 1 2. 5 %，Zn :46 52 %，余量为Mg,申请号为200910092580. 0的专利专利技术了一种Zn-Mg-Al镁合金钎焊材料，申请号为200910092579. 8的专利专利技术了一种Si-Mg镁合金钎焊材料。这几种钎焊材料主要用于AZ系镁合金的焊接，其焊接接头的剪切强度不超过72MPa，与镁合金本身的抗拉强度(约为^OMPa)相差较远。申请号为200910092578. 3的专利专利技术了一种含稀土 Nd的镁合金钎焊材料，上述专利钎料均是在坩锅中加热合金锭，冷凝后得到钎料。由这种方法制得的钎料在加热合金锭时，加热温度超过液相线的30 50°C，冷却过程中由于各个元素熔点不同，凝固时有先后，会有严重的偏析现象，所制成的钎料在钎焊过程中存在钎焊质量不稳的问题。Er加入镁合金中，可有效细化合金的铸态晶粒，可以不同程度地改善合金组织结构、提高合金热稳定性以及不同状态下的拉伸性能，与此同时对塑性影响不大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种添加稀土元素Er的Mg-Si-Al-Er镁合金钎料，同时通过在合金锭熔体中施加超声波的方法，解决了坩埚中制备镁合金钎料偏析严重、晶粒粗大及3微量元素在钎料中分布不均勻的问题，制备了一种晶粒细化且微量元素Er分布均勻的 Mg-Zn-Al-Er 系钎料。本专利技术所提供的制备方法还适用于其它镁合金系钎料、铝合金系钎料的制备。本专利技术所提供的制备方法中可以使用坩埚，也可以使用熔炼炉。本专利技术所提供的一种Mg-Zn-Al-Er系钎料，其特征在于，其各组分及所占重量百分比为Mg :40-55%, Zn :39-55%, Al :1-5%, Er :0. 1-1. 5，Er 分布均勻。本专利技术所提供含稀土元素Er的Mg-Si-Al-Er镁合金钎料中，各种元素的作用如下Zn 显著降低镁合金钎料的熔点。增加Al在Mg中的溶解度，提高Al的固溶强化作用。Al =Al与Mg形成有限固溶体；降低镁合金的熔炼温度及浇注温度；提高钎料的流动性并改善润湿性。Er 加入含镁合金中，增加镁合金热稳定性以及强度、硬度。随着Er含量增加，在保持塑性基本不变的前提下，合金强度、硬度提高。Er与镁合金中的Al生成Al3Er粒子，这种初生的Al3Er粒子在凝固时作为非均质形核核心，提高形核率，因而使晶粒细化，细小弥散的Al3Er质点在晶界和晶内析出强化效应、由于细化晶粒所产生的细晶强化效应以及在形变及热处理过程中形成的亚结构强化效应使得合金强度、硬度强度增大；弥散分布的细小Al3Er质点对位错和亚晶界具有的钉扎作用，能有效抑制再结晶，细化再结晶晶粒。本专利技术所提供的上述含稀土的镁合金钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1、将坩埚预热到100°C 300°C。2、将用于配制钎焊的合金锭置于经过预热的坩锅中。3、在保护性气氛和机械搅拌条件下加热至600°C 70(TC。保护性气氛为SF6+N2 混合气体。4、待合金锭完全熔化后，捞渣，对钎料搅拌2 10分钟后，停止加热钎料。继续搅拌钎料，待钎料冷却到380°C -600°C时，采用超声波发生器对镁合金熔融钎料施加超声波。将预热到300-70(TC的超声波杆插入镁合金熔融钎料液面下5 100mm，超声波频率为 18 22kHz，超声波强度为0. 5 5ff/cm2,时间为10 150s。5、施加超声波结束后移出超声波杆，将合金液静置5 50s。6、将熔融钎料液体浇注入不锈钢模具中，空冷至室温得到钎料。超声波在熔体中传播时通过其空化作用、破碎作用、过冷形核作用，可以起到增加形核质点、增加等轴晶数量、抑制晶粒长大、过滤杂质和除气的作用。本专利技术利用超声波的这一特性，在镁合金钎料熔体中施加超声波能量，通过超声波的破碎作用，制备了细晶粒的 Mg-Zn-Al-Er系钎料，Mg-Zn-Al-Er系钎料中含有微量稀土时，还可促进稀土元素的均勻分布，进一步提高钎焊接头强度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果1、与未施加超声处理及未添加元素Er的Mg-Si-Al钎料相比，合金枝晶数量明显减少，晶粒得到细化，韧性提高，钎料所钎焊搭接接头剪切强度提高约5% 25%。2、与未施加超声处理及未添加元素Er的Mg-Si-Al钎料相比，少量添加元素如Ar等元素分布更加均勻。3、与未施加超声处理及未添加元素Er的Mg-Zn-Al钎料相比，微量添加元素Er在钎料中分布更加均勻，不会沉积于钎料的底部。4、与未施加超声处理及未添加元素Er的Mg-Si-Al钎料相比，采用超声处理后的镁合金钎料静置时间大大减少，不用进行均勻化处理也可得到组织均勻的钎料。具体实施例方式下述实施例中所使用的坩埚电阻炉为SG2A7. 5-10坩埚电阻炉。对比例将坩埚预热到150°C。向坩埚中加入^Og镁锭，306g锌锭，20g铝锭，20g镁一铒合金锭。镁一铒合金锭含铒量为30%。在保护性气氛和机械搅拌条件下加热至700°C后保温。 待合金完全熔化后搅拌3分钟，静置10分钟后出炉，捞渣，在不锈钢模具中进行浇铸，浇铸温度为660°C。空冷至室温得到添加元素Er的Mg-Si-Al钎料。在整个过程中均用SF6+N2 混合气体对熔融钎料进行保护。实施例1将坩埚预热到100°C。向坩埚中放入270g镁锭，295g锌锭，15g铝锭，28g镁一铒合金锭。镁一铒合金锭的含铒量为30%。在保护性气氛和机械搅拌条件下加热至700°C后保温。待合金完全熔化后捞渣，搅拌2本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种含稀土元素Ｅｒ的镁合金钎料，其特征在于，其各组分及所占重量百分比为：Ｍｇ：４０－５５％，Ｚｎ：３９－５５％，Ａｌ：１－５％，Ｅｒ：０．１－１．５，Ｅｒ分布均匀。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李国栋，栗卓新，高丽脂，许有木，闫鑫，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11
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