分散有氧化物颗粒的氧原子和金属元素的合金材料及其制造方法技术

根据本发明专利技术的一个实施方式，提供了合金铸造材料。所述合金铸造材料包含基质金属和合金元素，并且纳米尺寸的氧化物颗粒在所述基质金属中分解，从而通过新相形成带状结构或网状结构，所述新相包含构成所述氧化物颗粒的金属元素和合金元素，所述合金元素和所述金属元素具有负混合热关系。通过所述氧化物颗粒分解而形成的氧原子分散于所述基质金属中，并且不与所述基质金属形成氧化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分散有氧化物颗粒的氧原子和金属元素的合金材料及其制造方法
本专利技术涉及合金材料，特别是涉及具有改善的机械性能和耐腐蚀性能的合金材料（如Mg合金）及其制造方法。更具体而言，本专利技术涉及通过不同于常规构思的经均匀化热处理而具有改善的机械性能和耐腐蚀性能等的合金材料（如Mg合金）及其制造方法。
技术介绍
Mg是环境友好型材料，具有1.74g/cm3的密度，这一密度仅为Fe密度的1/5和Al密度的2/3，通常具有优异的强度，并可容易地回收利用。Mg也被评为超轻质结构材料，Mg的比强度和弹性系数与其它轻质材料（例如Al）相当。此外，Mg对减震（absorbvibration）、冲击和电磁波等显示出优异的能力，并具有优异的导电性和导热性。然而，尽管具有上述的出色性能，Mg和Mg合金存在耐腐蚀性能差的根本性问题。由于已知Mg因其高反应性而在电动势（EMF）下和在电镀反应中迅速腐蚀，Mg的应用局限于腐蚀环境条件不严苛的内部或者对强度、耐热性能或耐腐蚀性能要求不高的区域。因此，尽管仍需要从根本上改善Mg和Mg合金耐腐蚀性能的技术，但是现有技术并不能满足这种需要。同时，通过向Mg材料中加入氧化物颗粒（例如，钙氧化物），尝试弥补Mg的这些缺陷（例如，韩国专利公开号No.10-2009-78039）。然而，当强力搅拌钙氧化物或将其长时间暴露于熔融金属中时，氧漂浮在该熔融金属的表面上，由此形成杂质。必须去除这些有问题的杂质。当向Mg中加入钙氧化物时，已知Mg和Ca形成复合物，且O与Mg键合形成杂质。此类杂质（如MgO）降低了Mg的耐腐蚀性能。此外，在制造材料时通常进行热处理。即，当进行均匀化热处理如O-回火时，随着共晶结构消失，延伸率增加。通过此类均匀化热处理结合低温热处理产生沉淀（沉淀硬化），由此改善了材料的机械性能，例如强度或硬度。同时，虽然均匀化热处理增加了延伸率，但是由于第二相消失，强度降低。在相关的技术中，由于均匀化热处理而在强度方面的降低被视为正常的事而被接受，并未尝试改善这一强度。
技术实现思路
技术问题本专利技术是为了解决现有技术中的上述问题，因此本专利技术的目的是提供合金材料，其中，使用金属氧化物颗粒改善基质金属的机械性能和耐腐蚀性能。本专利技术的另一目的是提供合金材料，其中，使用金属氧化物纳米颗粒通过均匀化热处理可改善所述合金材料的机械性能和耐腐蚀性能，以及所述材料的制造方法。技术方案为实现上述目的，本专利技术提供了包含基质金属的铸造材料，其中，氧化物颗粒在基质金属中分解，从而使作为该氧化物构成成分的金属元素和氧（O）原子分散于所述基质金属中，并且所述氧原子不与所述基质金属形成氧化物。根据本专利技术，所述铸造材料不包含所述氧化物颗粒。根据本专利技术，所述氧化物颗粒的氧原子可优先分散于所述基质金属中，并且所述氧化物颗粒的金属元素可随后分散于所述基质金属中，由此与所述基质金属混合。根据本专利技术的实施方式，所述基质金属可以是Mg或Mg合金，所述氧化物颗粒可以是选自如下氧化物中的至少一种氧化物的颗粒：钛氧化物（TiOx）、锰氧化物（MnOx）、锆氧化物（ZrOx）、铬氧化物（CrOx）和铁氧化物（FeOx）。本专利技术另一方面提供了制造铸造材料的方法，所述方法包括如下步骤：制备基质金属的熔融金属；将氧化物颗粒加入到所述熔融金属中，分解所述氧化物颗粒，从而使作为所述氧化物颗粒构成成分的氧原子首先分散于所述基质金属中，并且使作为所述氧化物颗粒构成成分的金属元素随后分散于所述基质金属中，由此制造出所述氧原子和所述金属元素分散于所述基质金属中的铸造材料，其中，所述氧原子不与所述基质金属形成氧化物。根据本专利技术的实施方式，所述铸造材料可不包含所述氧化物颗粒。本专利技术又一方面提供了铸造合金材料。所述铸造合金材料包含基质金属和合金元素。纳米级的氧化物颗粒在所述基质金属中分解，从而使包含金属元素（所述氧化物颗粒的构成成分）和所述合金元素的新相形成带状结构或网状结构。所述金属元素和所述合金元素具有负混合热关系。由所述氧化物颗粒分解形成的氧原子分散于所述基质金属中，并且不与所述基质金属形成氧化物。根据本专利技术的实施方式，所述金属元素和所述基质金属可具有正混合热关系或负混合热关系，所述负混合热的绝对值小于所述金属元素和所述合金元素之间的负混合热的绝对值。根据本专利技术的实施方式，所述金属元素（所述氧化物颗粒的构成成分）与所述基质金属不会形成复合物。根据本专利技术的实施方式，可在均匀化热处理过程中形成所述新相，从而与所述热处理前相比，机械性能和耐腐蚀性能得到改善。所述均匀化热处理可为O-回火。根据本专利技术的实施方式，所述基质金属可为Mg，合金元素可为Al，所述氧化物颗粒可以是选自如下氧化物中的至少一种氧化物的颗粒：钛氧化物（TiOx）、锰氧化物（MnOx）、铬氧化物（CrOx）、锆氧化物（ZrOx）和铁氧化物（FeOx）。进一步地，本专利技术另一方面提供了制造铸造合金材料的方法。所述方法包括如下步骤：制备基质金属的熔融金属；加入合金元素，该合金元素与所述基质金属具有负混合热关系；将纳米级的氧化物颗粒加入到所述熔融金属中，该氧化物颗粒包含与所述合金元素具有负混合热关系的金属元素，从而分解所述氧化物颗粒，由此制造出所述金属元素优先分布于所述合金元素周围的铸造材料；以及对所述铸造材料进行均匀化热处理，从而由包含所述金属元素和所述合金元素的新相形成带状结构或网状结构，与未经历所述均匀化热处理的铸造材料相比，由此改善了铸造材料的机械性能和耐腐蚀性能。在所述铸造合金材料中，由氧化物颗粒分解形成的氧原子分散于所述基质金属中，并且不与所述基质金属形成氧化物。根据本专利技术的实施方式，随所述热处理时间的增加，所述机械性能可得到进一步改善。根据本专利技术的实施方式，所述均匀化热处理可为O-回火。根据本专利技术的实施方式，所述金属元素和所述基质金属可具有正混合热关系或负混合热关系，所述负混合热的绝对值小于所述金属元素和所述合金元素之间的负混合热的绝对值。根据本专利技术的实施方式，所述基质金属可为Mg，所述合金元素可为Al，所述氧化物颗粒可以是选自于如下氧化物中的至少一种氧化物的颗粒：钛氧化物（TiOx）、锰氧化物（MnOx）、铬氧化物（CrOx）、锆氧化物（ZrOx）和铁氧化物（FeOx）。本专利技术另一方面提供了包含Mg基质金属和合金元素的Mg合金材料，所述合金元素与所述Mg基质金属具有负混合热关系。纳米级的氧化物颗粒包含金属元素，该金属元素与所述Mg具有正混合热关系，并与所述合金元素具有负混合热关系，使所述氧化物颗粒分解，从而由包含所述金属元素（所述氧化物颗粒的构成成分）和所述合金元素的新相形成带状结构或网状结构。由所述氧化物颗粒分解形成的氧原子分散于所述Mg基质金属中，并且不与所述Mg形成氧化物。有益效果根据本专利技术，可通过使熔融金属中的氧化物颗粒分解，由此使构成所述氧化物的金属元素和氧原子分散于基质金属中，从而制造出铸造材料。与其它合金相比，由于使氧原子分散，所述铸造材料显示出优异的机械性能和耐腐蚀性能。此外，即使进行均匀化热处理，但是包含合金元素和金属元素（由氧化物颗粒分解形成）的新相形成带状结构或网状结构，由此改善了所述铸造合金材料的机械性能（如强度）和耐腐蚀性能。附图说明图1是示出本专利技术实施方式所述的铸造材料制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含基质金属的铸造材料，其中，氧化物颗粒在所述基质金属中分解，从而使作为所述氧化物的构成成分的金属元素和氧原子分散于所述基质金属中，并且所述氧原子不与所述基质金属形成氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.23 KR 10-2011-0060963;2011.08.19 KR 10-201.一种包含基质金属的铸造材料，其中，氧化物颗粒在所述基质金属中分解，从而使作为所述氧化物的构成成分的金属元素和氧原子分散于所述基质金属中，并且所述氧原子不与所述基质金属形成氧化物，其中，作为所述氧化物颗粒的构成成分的所述金属元素与所述基质金属不形成复合物，其中，所述铸造材料不包含所述氧化物颗粒，所述基质金属是Mg或Mg合金，所述氧化物颗粒是选自如下氧化物中的至少一种氧化物的颗粒：钛氧化物TiOx、锰氧化物MnOx、锆氧化物ZrOx、铬氧化物CrOx和铁氧化物FeOx。2.如权利要求1所述的铸造材料，其中，所述氧化物颗粒的氧原子优先分散于所述基质金属中，并且所述氧化物颗粒的金属元素随后分散于所述基质金属中，由此与所述基质金属混合。3.一种制造铸造材料的方法，所述方法包括如下步骤：制备基质金属的熔融金属；以及将氧化物颗粒加入到所述熔融金属中，分解所述氧化物颗粒，从而使作为所述氧化物颗粒构成成分的氧原子首先分散于所述基质金属中，并且使作为所述氧化物颗粒构成成分的金属元素随后分散于所述基质金属中，由此制造出所述氧原子和所述金属元素分散于所述基质金属中的铸造材料，其中，所述氧原子不与所述基质金属形成氧化物，其中，作为所述氧化物颗粒的构成成分的所述金属元素与所述基质金属不形成复合物，其中，所述铸造材料不包含所述氧化物颗粒，所述基质金属是Mg或Mg合金，所述氧化物颗粒是选自如下氧化物中的至少一种氧化物的颗粒：钛氧化物TiOx、锰氧化物MnOx、锆氧化物ZrOx、铬氧化物CrOx和铁氧化物FeOx。4.一种铸造合金材料，所述材料包含：基质金属，和合金元素，其中，纳米级的氧化物颗粒在所述基质金属中分解，从而使包含金属元素和所述合金元素的新相形成带状结构或网状结构，其中，所述金属元素为所述氧化物颗粒的构成成分，其中，所述金属元素和所述合金元素具有负混合热关系，并且其中，由所述氧化物颗粒分解形成的氧原子分散于所述基质金属中，并且不与所述基质金属形成氧化物，其中，作为所述氧化物颗粒的构成成分的所述金属元素与所述基质金属不形成复合物，其中，所述铸造合金材料不包含所述氧化物颗粒，所述基质金属是Mg，所述合金元素是Al，所述氧化物颗粒是选自如下氧化物中的至少一种氧化物的颗粒：钛氧化物TiOx、锰氧化物MnOx、铬氧化物CrOx、锆氧化物ZrOx和铁氧化物FeOx。5.如权利要求4所述的铸造合金材料，其中，所述金属元素和所述基质金属具有正混合热关系或负混合热关系，所述负混合热的绝对值小于所述金属元素和所述合金元素之间的负混合热的绝对值。...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵东炫，姜宪，
申请(专利权)人：延世大学校产学协力团，
类型：
国别省市：