專利名稱：一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的方法
背景技術：
鎂合金是目前可應用的最輕的金屬結構材料，具有密度低、比強度和比剛度高、阻尼減振性能優異、導熱性好、易回收等優點，在航空航天、汽車制造、家電儀表、電子通訊、生物醫學等領域有著極其重要的應用價值和廣闊的應用前景，被譽為“21世紀綠色工程材料”。由于鎂合金的耐熱性能差、蠕變強度低等缺點，在一定程度上也限制了鎂合金的進一步應用。當使用溫度或環境溫度升高時，鎂合金的強度和抗蠕變性能大幅度下降，使其難以作為關鍵零件(如發動機中的零部件)材料在航空、航大、汽車等工業中更廣泛地應用。因此，耐熱變形鎂合金的研究與開發已成為世界鎂工業發展中的重要方向之一。國際上耐熱鎂合金的研究始于20世紀中期，經過數十年的發展，耐熱鎂合金的設計理論逐漸完善，形成了以通過添加稀土、堿土、Si以及其他元素進行合金化和形成熱穩定性高的強化相來提高鎂合金耐熱性能的設計思想。稀土被普遍認為是提高鎂合金耐熱性能最直接和最有效的合金元素，其中，Sm與鎂的原子尺寸接近，在鎂中的固溶度(最大為5.8%)比La、Ce、Pr、Nd大，可實現固溶強化等強化作用，從而提高鎂合金的耐熱性能。因而，稀土元素Sm在耐熱鎂合金中的顯著作用逐漸引起了眾多研究者的重視。研究發現=Al2Sm金屬間化合物可有效提高鎂合金的室溫與高溫性能，但稀土元素Sm含量達到l_2wt%后，Al2Sm相的數量逐漸增多、尺寸不斷長大并趨于偏聚，使得鎂合金的抗高溫蠕變性能下降。超聲原位合成法是一種最近發展起來制備高性能材料的新方法，其原理是利用不同元素或化學物之間在一定條件下發生化學反應，而在金屬基體內生成一種或幾種陶瓷相或顆粒或金屬間化合物，并在高能超聲的聲空化效應和聲流效應作用下，顯著改善與細化增強顆 粒的形貌與尺寸，提高增強顆粒在熔體中均勻分散性，以達到改善合金性能的目的。超聲原位在含Sm的耐熱鎂合金中的應用，能有效的細化原位生成的強化相并促進其均勻分散，有望進一步提高鎂合金的抗高溫蠕變性能。

發明內容
本發明的目的是提供一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的方法，其特征制備方法為:將鎂合金錠放入坩堝內加熱至熔化，在溫度750°C 780°C時，將Mg-Sm中間合金加入到熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800 1200W的條件下，超聲10 15min;將熔體溫度降至670°C 680°C，繼續超聲8 lOmin，澆鑄取樣。本發明是這樣來實現的，將鎂合金錠放入坩堝內加熱至熔化，在溫度750°C 780°C時，將Mg-Sm中間合金加入到熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800 1200W的條件下，超聲10 15min ;將熔體溫度降至670°C 680°C，繼續超聲8 lOmin，澆鑄取樣。其中鎂合金成分為(質量分數):A1:5.9-10.2%，Mn:0.4-0.8%，稀土元素Sm占權利要求1所制備的稀土耐熱鎂合金總重量的:2.0-5.0%。本發明的技術效果是:采用本發明得到的稀土耐熱鎂合金組織中晶粒細小，生成的Al2Sm顆粒尺寸細小且分布均勻，而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。


圖1為本發明制備的耐熱鎂合金顯微組織。圖2為本發明制備的耐熱鎂合金中Al2Sm的分布情況。
具體實施例方式超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金:
實施實例1:將鎂合金錠 放入坩堝內加熱至熔化，在溫度為750°c時，將用鋁箔紙包覆的Mg-15%Sm (質量分數)中間合金加入到熔體中(其中Sm占最終稀土耐熱鎂合金總重量的3%)，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為IOOOW的條件下，超聲IOmin ;將熔體溫度降至680°C，繼續超聲8min，澆鑄取樣。實施實例2:將鎂合金錠放入坩堝內加熱至熔化，在溫度為780°C時，將用鋁箔紙包覆的Mg-40%Sm (質量分數)中間合金加入到熔體中(其中Sm占最終稀土耐熱鎂合金總重量的2%)，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800W的條件下，超聲15min ;將熔體溫度降至670°C，繼續超聲lOmin，澆鑄取樣。實施實例3:將鎂合金錠放入坩堝內加熱至熔化，在溫度為780°C時，將Mg_20%Sm(質量分數)中間合金加入到熔體中(其中Sm占最終稀土耐熱鎂合金總重量的5%)，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為900W的條件下，超聲12min ;將熔體溫度降至680 0C，繼續超聲8min，澆鑄取樣。如圖1所示，在實施實例2條件下獲得的耐熱鎂合金組織中沒有明顯的枝晶狀出現，Mg17Al12相得到了顯著的細化。如圖2所示，在高能超聲下，反應生成了大量細小且均勻分布的Al2Sm顆粒。從圖中可以看到生成的白色點狀物質主要分布在晶體內部，顆粒大小約為2-5U m0本發明的技術效果是:采用本發明得到的稀土耐熱鎂合金組織中晶粒細小，生成的Al2Sm顆粒尺寸細小且分布均勻，而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
權利要求
1.一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的方法，其特征是制備方法為:將鎂合金錠放入坩堝內加熱至熔化，在溫度750°c 780°C時，將Mg-Sm中間合金加入到熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800 1200W的條件下，超聲10 15min ；將熔體溫度降至670°C 680°C，繼續超聲8 lOmin，澆鑄取樣。
2.根據權利要求1所述的一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的方法，其特征是鎂合金質量分數成分為:A1:5.9-10.2%,Mn:0.4-0.8%，其中稀土元素Sm占權利要求1所制備的稀土耐熱鎂合金總 重量的:2.0-5.0%。
全文摘要
一種用超聲原位合成法制備稀土耐熱鎂合金的方法，其特征制備方法為將鎂合金錠放入坩堝內加熱至熔化，在溫度750℃～780℃時，將Mg-Sm中間合金加入到熔體中，再將超聲變幅桿伸入鎂合金熔體中，在超聲功率為800～1200W的條件下，超聲10～15min；將熔體溫度降至670℃～680℃，繼續超聲8～10min。本發明的技術效果是采用本發明得到的稀土耐熱鎂合金組織中晶粒細小，生成的Al2Sm顆粒尺寸細小且分布均勻，而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
文檔編號C22C1/03GK103074528SQ201210346060
公開日2013年5月1日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者胡志, 閆洪, 饒遠生 申請人:南昌大學