一种耐高温稀土镁合金制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成：3%～5%Y，0.5%～2.5%Nd，0.5%～2.5%Sm，0.2%～1%Sb，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%，余量为Mg。本发明专利技术的耐高温稀土镁合金，高温性能稳定，具有较高的高温抗拉强度，在300℃时，抗拉强度仍可达到200MPa以上；本发明专利技术的耐高温稀土镁合金与商用耐热镁合金WE43合金相比，具有更好的强度性能和更高的使用温度，在航空航天、汽车工业、武器装备等方面有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温稀土镁合金
本专利技术属于金属材料
，具体涉及一种耐高温稀土镁合金。
技术介绍
镁是最轻的金属结构材料，在汽车上应用日益增多。汽车采用镁合金可以减重，同时减少了尾气排放，因此进行镁合金的研究开发对于节约能源、抑制环境污染有着重要意义。但是，镁合金的强度和耐热性能不佳，严重阻碍其在航空航天、军工、汽车及其它行业中的应用，因此提高镁合金的强度和耐热性能是镁合金材料研究领域的重要课题。现有的耐热镁合金主要从限制位错运动和强化晶界入手，通过适当的合金化，弓丨入热稳定性高的第二相、降低元素在镁基体中的扩散速率或者改善晶界结构状态和组织形态等，实现提高镁合金热强性和高温蠕变抗力的目的。目前，在所有合金元素中，稀土(RE)是提高镁合金耐热性能最有效的合金元素。大部分稀土元素在镁中具有较大的固溶度极限，而且随温度下降，固溶度急剧减小，可以得到较大的过饱和度，从而在随后的时效过程中析出弥散的、高熔点的稀土化合物相；稀土元素还可以细化晶粒、提高室温强度，而且分布在晶内和晶界(主要是晶界)的弥散的、高熔点稀土化合物，在高温时仍能钉扎晶内位错和晶界滑移，从而提高了镁合金的高温强度；同时，稀土元素在镁基体中的扩散速率较慢，这使得Mg-RE合金适于在较高温度下长期工作。Mg-RE (如Mg-Y系)合金是重要的耐热镁合金系，具有较高的高温强度和优良的抗蠕变性能。当前在200 300°C下长期工作的镁合金零部件均为Mg-RE系合金，Mg-RE系成为发展高强耐热镁合金的一个重要合金系。目前的商业耐热镁合金如WE43，其存在的主要不足是耐热性能不够稳定，高温时强度下降较多，还不能完全满足航空航天、军工、汽车及其它行业在较宽的温度范围特别是在200°C 300°C使用时对强度的更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐高温稀土镁合金，高温性能稳定，具有较高的高温抗拉伸强度。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是:一种耐高温稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成:3% 5%Y, 0.5% 2.5%Nd, 0.5% 2.5%Sm, 0.2% l%Sb,杂质元素S1、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%，余量为Mg。所述Y 、Nd和Sm的质量百分比之和为6% 7%。所述稀土镁合金是由Mg、Sb和中间合金Mg-Y、Mg-NcUMg-Sm为原料熔炼铸造并经过热处理制成的。按组分配制合金，其熔铸工艺为:采用刚玉坩埚、中频感应炉，在co2+sf6(体积比100:1)混合气体保护下熔炼，先加入Mg，熔化后加入Sb和中间合金，待镁液升温至750°C时，浇铸到钢制模具中，得铸态镁合金，后进行热处理。所述热处理是对铸态合金依次进行固溶处理和时效处理。所述固溶处理的处理温度为525°C，处理时间为8小时。所述时效处理的处理温度为225°C，处理时间为16小时。本专利技术合金组分为Mg-Y-Nd-Sm-Sb。本专利技术采用Y为第一组分，Y在Mg固溶体中的最大固溶度为12wt%，为保证合金得到良好的时效析出强化和固溶强化效果，Y的加入量不低于3wt%，而又为了避免合金密度增加太多，以及合金过分脆化，因此本专利技术的Y加入量不高于5wt% ;采用轻稀土 Nd、Sm与重稀土 Y组合使用,Nd、Sm可以降低Y在Mg中的固溶度，从而增加Y的时效析出强化效应；Nd、Sm在Mg中的最大固溶度分别为3.6wt%、5.7wt%，为了保证强化效果而又尽量降低总的稀土含量，因此本专利技术的Nd、Sm加入量均不高于2.5wt% ；加入少量的Sb可改善镁合金的力学性能，Sb可细化晶粒，提高室温强度，也可与Mg生成高熔点强化相Mg3Sb2,改善高温强度，但Sb过量会影响铸造性能和力学性能，因此本专利技术的Sb加入量不闻于lwt% ;综合利用稀土兀素Y、Nd、Sm和兀素Sb的强化作用，进一步提闻合金的室温和高温强度。本专利技术的耐高温稀土镁合金，组分为Mg-Y-Nd-Sm-Sb，具有较高的高温抗拉强度，在300°C时，抗拉强度仍可达到200MPa以上，高温性能稳定；本专利技术的耐高温稀土镁合金与商用耐热镁合金WE43合金相比，具有更好的强度性能和更高的使用温度，在航空航天、汽车工业、武器装备等方面有着广阔的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术具体实施方式中涉及到的原料镁(Mg)、铺(Sb),中间合金Mg-Y、Mg-Nd>Mg-Sm均为市售产品。所述原料的纯度为99.8%的Mg，99.5%的Sb，99.8%的Mg_25%Y、Mg-20%Nd和 Mg-25%Sm。实施例1本实施例的耐高温稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成:5%Y，l%Nd, l%Sm,0.5%Sb，杂质元素S1、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%，余量为Mg。Y、Nd和Sm的质量百分比之和为7%。本实施例的耐高温稀土镁合金是由Mg、Sb和中间合金Mg-Y、Mg-Nd, Mg-Sm为原料熔炼铸造并经过热处理制成的。按组分配制合金，其熔铸工艺为:采用刚玉坩埚、中频感应炉，在C02+SF6混合气体保护下熔炼，待镁液升温至750°C时，浇铸到钢制模具中，即得Mg-5Y-lNd-lSm-0.5Sb铸态镁合金，后进行热处理，热处理工艺为:525°C固溶处理8小时，225°C等温时效处理16小时。实施例2本实施例的耐 高温稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成:4%Y，0.5%Nd，2.5%Sm, 0.2%Sb，杂质元素Si,Fe,Cu和Ni总量小于0.2%，余量为Mg。Y,Nd和Sm的质量百分比之和为7%。本实施例的耐高温稀土镁合金是由Mg、Sb和中间合金Mg-Y、Mg-Nd, Mg-Sm为原料熔炼铸造并经过热处理制成的。按组分配制合金，其熔铸工艺为:采用刚玉坩埚、中频感应炉，在C02+SF6混合气体保护下熔炼，待镁液升温至750°C时，浇铸到钢制模具中，即得Mg-4Y-0.5Nd-2.5Sm-0.2Sb铸态镁合金，后进行热处理，热处理工艺为:525°C固溶处理8小时，225°C等温时效处理16小时。实施例3本实施例的耐高温稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成:3%Y，2.5%Nd，0.5%Sm, l%Sb，杂质元素Si,Fe,Cu和Ni总量小于0.2%，余量为Mg。Y,Nd和Sm的质量百分比之和为6%。本实施例的耐高温稀土镁合金是由Mg、Sb和中间合金Mg-Y、Mg-Nd, Mg-Sm为原料熔炼铸造并经过热处理制成的。按组分配制合金，其熔铸工艺为:采用刚玉坩埚、中频感应炉，在C02+SF6混合气体保护下熔炼，待镁液升温至750°C时，浇铸到钢制模具中，即得Mg-3Y-2.5Nd-0.5Sm-lSb铸态镁合金，后进行热处理，热处理工艺为:525°C固溶处理8小时，225°C等温时效处理16小时。实验例将实施例1 3所得耐高温稀土镁合金进行拉伸强度试验，试验方法为:将实施例1 3所得耐高温稀土镁合金，按照国家标准GB6397-86《金属拉伸实验试样》加工成5倍标准拉伸试样，在日本岛津AG_I250kN电子拉伸试验机上进行拉伸，拉伸速率为lmm/min ；在进行高温拉伸时，要保温10分钟，再进行拉伸。拉伸强度试验结果如表I所示:表I实施例1 3的耐高温稀土镁合金的拉伸强度试验结果权利要求1.一种耐高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温稀土镁合金，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：3%～5%Y，0.5%～2.5%Nd，0.5%～2.5%Sm，0.2%～1%Sb，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%，余量为Mg。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张清，李全安，陈君，付三玲，朱宏喜，张兴渊，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：