一種鎂合金、鎂合金復合材料及其制備方法
【專利摘要】本申請提供了一種鎂合金復合材料，包括：鎂合金；復合在所述鎂合金表面的耐腐蝕層；所述鎂合金包括：大于0小于等于2wt％的Zn，大于0小于等于2wt％的Ca，大于0小于等于2wt％的Sm，大于0小于等于6wt％的Y和余量的Mg；所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。所述鎂合金機械強度高，耐腐蝕性強；所述耐腐蝕層硬度高，耐腐蝕性強，與鎂合金的結合性好。實驗結果表明，本發明提供的鎂合金復合材料的抗拉強度在400MPa以上，屈服強度在280MPa以上，延伸率大于7％，表面維氏硬度Hv0.2大于102，耐腐蝕層與鎂合金的結合強度達5B級(ASTM)以上。
【專利說明】一種鎂合金、鎂合金復合材料及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于合金領域，尤其涉及一種鎂合金、鎂合金復合材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002]鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金，具有密度小、比強度高、阻尼性好、電磁屏蔽能力強、尺寸穩定、易回收等優點，在航空工業、汽車、機械設備、電子產品等領域有著非常廣闊的應用前景，被稱為“21世紀的綠色工程材料”。
[0003]我國是原鎂生產和出口大國，但我國鎂合金的研究和應用開發卻相對滯后，其中一個重要的原因是鎂合金的防腐蝕問題沒有得到很好地解決。鎂在所有工業金屬材料中化學活性最高，在潮濕空氣、含硫氣氛和海洋大氣中均會遭受嚴重的化學腐蝕。另外，鎂的標準電極電位僅為-2.37V，會作為陽極與合金中的雜質反應，發生電偶腐蝕。因此，要擴大鎂合金的使用范圍，充分發揮其優越的性能，就必須提高鎂合金的耐腐蝕性能。
[0004]現有技術中提高鎂合金耐腐蝕性能的方法主要分為兩種:(I)通過加入合金化元素減少鎂合金中雜質的含量，并利用熱變形加工改善合金組織和第二相的分布；(2)采用微弧氧化、電鍍、化學鍍、表面涂覆等表面處理工藝制備耐腐蝕性的防護涂層，該涂層可以避免鎂合金基體與外界環境的直接接觸，進而提高合金的耐腐蝕性能。但是，目前制備的鎂合金的耐腐蝕性能依然較差。


【發明內容】

[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鎂合金、鎂合金復合材料及其制備方法，本發明提供的鎂合金和鎂合金復合材料具有良好的耐腐蝕性能。
[0006]本發明提供了一種鎂合金，包括以下組分:
[0007]大于O小于等于2wt%的Zn ；
[0008]大于O小于等于2wt%的Ca ；
[0009]大于O小于等于2wt%的Sm ；
[0010]大于O小于等于6￥七％的Y ;
[0011]余量的Mg。
[0012]優選的，包括0.2~^^%的Zn。
[0013]優選的，包括0.2~^^%的Ca。
[0014]優選的，包括0.2~^^%的Sm。
[0015]優選的，包括I~4wt %的Y。
[0016]本發明提供了一種鎂合金復合材料，包括:
[0017]上述技術方案所述的鎂合金；
[0018]復合在所述鎂合金表面的耐腐蝕層；
[0019]所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。
[0020]優選的，所述耐腐蝕層中碳含量為25~70at%。
[0021]本發明提供了一種鎂合金復合材料的制備方法，包括:
[0022]采用磁控濺射法在上述技術方案所述的鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到鎂合金復合材料；
[0023]所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。
[0024]優選的，所述沉積耐腐蝕層的過程中使用的濺射氣體為氬氣，反應氣體為甲烷。
[0025]優選的，所述甲烷與氬氣的體積比為I~20:80o
[0026]與現有技術相比，本發明提供了一種鎂合金，包括以下組分:大于O小于等于2wt %的Zn ;大于O小于等于2wt%的Ca ;大于O小于等于2wt%的Sm ;大于O小于等于6wt%的Y;余量的Mg。本發明提供的鎂合金含有鋅、鈣、釔和釤元素。在鎂合金中添加適量的鋅元素能夠提高鎂合金的強度和硬度；在鎂合金中添加適量的鈣元素能夠提高鎂合金的耐腐蝕性能；在鎂合金中添加適量的釔和釤元素可以強化鎂合金細晶，降低有害雜質的陰極作用，提高鎂合金的力學性能和耐腐蝕性能。
[0027]本發明還提供了一種鎂合金復合材料，包括:上述技術方案所述的鎂合金；復合在所述鎂合金表面的耐腐蝕層；所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。本發明提供的鎂合金復合材料在鎂合金表面復合有致密的含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯的耐腐蝕層，具有良好的機械強度、耐腐蝕性和耐磨性，耐腐蝕層與合金基體的結合強度高，不易脫落。實驗結果表明，本發明提供的鎂合金復合材料的抗拉強度在400MPa以上，屈服強度在280MPa以上，延伸率大于7%，表面維氏硬度Hv0.2大于102，耐腐蝕層與鎂合金的結合強度達5B級(ASTM)以上。該鎂合金復合材料在3.5wt% NaCl溶液中的腐蝕電位為-1.3V，腐蝕電流密度為 1.0 ~5.0X l(T6A/cm2。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發明實施例提供的鎂合金復合材料生產工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0030]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]本發明提供了一種鎂合金，包括以下組分:
[0032]大于O小于等于2wt%的Zn ；
[0033]大于O小于等于2wt%的Ca ；
[0034]大于O小于等于2wt%的Sm ；
[0035]大于O小于等于6wt%的Y ；
[0036]余量的Mg。
[0037]本發明提供的鎂合金包括Zn、Ca、Sm、Y和Mg。其中，所述Zn在鎂合金中的含量為大于O小于等于2wt%,優選為0.2~Iwt%。Zn的加入可以和Mg形成MgZn相,提高鎂合金的強度和硬度。
[0038]所述Ca在鎂合金中的含量為大于O小于等于2wt%，優選為0.2~Iwt%。Ca的加入可以有效地減緩合金中Mg的腐蝕，提高鎂合金的耐腐蝕性能。
[0039]所述Sm在鎂合金中的含量為大于O小于等于2wt%，優選為0.2~Iwt%。所述Y在鎂合金中的含量為大于O小于等于6wt%，優選為I~4wt%。Sm和Y加入到鎂合金中可以凈化合金熔體，細化合金組織，提高合金力學性能。同時，Sm和Y能夠降低鎂合金中有害雜質(鐵、鎳等)的陰極作用，從而提高鎂合金基體的耐腐蝕性。另外，Sm和Y的加入使鎂合金表面形成更加致密的腐蝕產物膜，可以有效抑制合金的進一步腐蝕。
[0040]本發明所提供的鎂合金可以按照以下步驟制備得到:
[0041]首先將Mg源、Zn源、Ca源、Sm源和Y源熔融混合，得到合金熔體，然后將所述合金熔體依次經過鑄造、機械加工和壓力加工，得到鎂合金。
[0042]所述Mg源優選為鎂單質、Mg-Ca中間合金、Mg-Sm中間合金和Mg-Y中間合金中的一種或多種，更優選為鎂單質；所述Zn源優選為鋅單質；所述Ca源優選為鈣單質和/或Mg-Ca中間合金，更優選為Mg-Ca中間合金，所述Mg-Ca中間合金中Ca含量優選為20~40wt %,更優選為25~35wt% ;所述Sm源優選為衫單質和/或Mg-Sm中間合金,更優選為Mg-Sm中間合金,所述Mg-Sm中間合金中Sm含量優選為10~30wt%,更優選為15~25wt%;所述Y源優選為釔單質、Mg-Y中間合金和富Y混合稀土中的一種或多種，更優選為Mg-Y中間合金，所述Mg-Y中間合金中Y含量優選為10~30wt%，更優選為15~25wt%。
[0043]本發明優選在制備鎂合金之前對所述Mg源、Zn源、Ca源、Sm源和Y源進行表面清理，表面清理的方法具體為用去離子水沖洗，烘干。
[0044]將表面清理后的Mg源、Zn源、Ca源、Sm源和Y源熔融混合，該過程具體為:
[0045]在保護氣體的作用下，首先將Mg源加熱熔融，得到Mg熔體，然后向Mg熔體中加入Zn源、Ca源、Sm源和Y源，攪拌均勻并靜置，得到合金熔體。所述保護氣體優選為CO2和SF6的混合氣體，所述CO2和SF6的體積比優選為30~50:1 ;所述熔融的溫度優選為730~800°C，更優選為740~760°C ;所述靜置的時間優選為10~30min。
[0046]本發明優選在所述Zn源、Ca源、Sm源和Y源加入Mg熔體之前對Zn源、Ca源、Sm源和Y源進行預熱，且當Ca源是鈣單質時不需要對Ca源預熱。所述預熱的溫度優選為250~350°C，更優選為290~310°C ;所述預熱的時間優選為0.5~2h。
[0047]本發明對所述熔融混合的設備沒有特別限制，可采用本領域技術人員熟知的井式電阻爐。
[0048]得到合金熔體后，本發明將所述合金熔體進行鑄造，得到合金錠。本發明優選先將所述合金熔體降溫至710~725°C，再進行鑄造。
[0049]鑄造后，對得到的合金錠進行機械加工，得到合金板材。本發明對所述機械加工的工藝和參數沒有特殊限制，采用本領域技術人員熟知的機械加工的工藝和參數即可。
[0050]本發明優選在機械加工前對合金錠進行均勻化處理和水淬。所述均勻化處理的溫度優選為350~500°C，更優選為400~450°C ;所述均勻化處理的時間優選為2~48h，更優選為8~24h ;所述水淬的溫度優選為60~80°C。
[0051]機械加工后，對得到的合金板材進行壓力加工，以進一步增強鎂合金的力學性能。本發明對所述壓力加工的方法沒有特殊限定，優選為熱軋或熱擠壓，更優選為熱軋。所述熱軋的溫度優選為360~400°C;所述熱軋的壓制速率優選為50~300mm/s ;所述熱軋的總壓下量優選為40~90%;所述熱軋的每道次壓下量優選為8~10%;所述熱軋的相鄰道次之間的退火時間優選為10~20min。
[0052]壓力加工后，得到鎂合金。本發明優選對壓力加工后的鎂合金進行去應力退火，所述去應力退火的溫度優選為100~300°C，更優選為150~250°C ;所述去應力退火的時間優選為0.5~6h,更優選為I~4h。
[0053]本發明提供的鎂合金包括Zn、Ca、Sm、Y和Mg，具備優異的耐腐蝕性能和良好的機械性能。
[0054]本發明提供了一種鎂合金復合材料，包括:
[0055]上述技術方案所述的鎂合金；
[0056]復合在所述鎂合金表面的耐腐蝕層；
[0057]所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。
[0058]本發明提供的鎂合金復合材料以鎂合金為基材，在其表面復合有耐腐蝕層。所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。所述耐腐蝕層均勻、致密，可以有效提高鎂合金的耐腐蝕性和表面硬度。
[0059]本發明提供的鎂合金復合材料包括復合在所述鎂合金表面的耐腐蝕層，所述耐腐蝕層中含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯，優選含有碳化鉿。所述耐腐蝕層中碳含量優選為25~70at%,更優選為40~60at%;所述耐腐蝕層的厚度優選為I~10 μ m,更優選為3~5 μ m0
[0060]本發明提供的鎂合金復合材料包括鎂合金和復合在鎂合金表面的耐腐蝕層，所述鎂合金機械強度高，耐腐蝕性強；所述耐腐蝕層硬度高,耐腐蝕性強,與鎂合金的結合性好。實驗結果表明，本發明提供的鎂合金復合材料的抗拉強度在400MPa以上，屈服強度在280MPa以上，延伸率大于7%，表面維氏硬度Hv0.2大于102，耐腐蝕層與鎂合金的結合強度達5B級(ASTM)以上。該鎂合金復合材料在3.5wt% NaCl溶液中腐蝕電位為-1.3V，腐蝕電流密度為1.0~5.0X l(T6A/cm2。
[0061]本發明提供了一種鎂合金復合材料的制備方法，包括:
[0062]采用磁控濺射法在上述技術方案所述的鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到鎂合金復合材料；
[0063]所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。
[0064]本發明采用磁控濺射法制備鎂合金復合材料，該過程具體包括:
[0065]將所述鎂合金作為基底放入磁控濺射設備內，向磁控濺射設備內通入濺射氣體和反應氣體的混合氣體，以碳化鉿、碳化鉭、碳化鋯、鉿、鉭或鋯為濺射靶，在所述基底表面沉積耐腐蝕層，得到鎂合金復合材料。所述濺射氣體優選為氬氣；所述反應氣體優選為甲烷；所述甲烷與氬氣的體積比優選為I~20:80。在磁控濺射過程中，濺射壓強優選為0.2~2Pa ;偏壓力優選為-250~-100V ;濺射電流密度優選為0.01~0.02A/cm2 ;靶基距優選為50~80_ ;基底溫度優選為25~250°C，更優選為100~200°C。
[0066]在沉積耐腐蝕層之前，優選對所述鎂合金表面進行脫脂和酸洗，以去除鎂合金表面的污垢。
[0067]在鎂合金表面完成耐腐蝕層的沉積后，本發明優選對其進行真空退火，從而去除鎂合金與耐腐蝕層之間的界面應力，并釋放部分耐腐蝕層中的殘余應力。所述真空退火的溫度優選為130~170°C，更優選為140~160°C ;所述真空退火的時間優選為0.5~3h，更優選為0.5~1.5h。
[0068]本發明提供的鎂合金復合材料的制備方法能夠在鎂合金表面制備出一層兼具高耐腐蝕性和良好耐磨性的耐腐蝕層，該耐腐蝕層與鎂合金的結合強度高，不易脫落。
[0069]下面結合附圖對本發明提供的鎂合金復合材料的制備方法進行詳細介紹，參見圖1，圖1為本發明實施例提供的鎂合金復合材料生產工藝流程圖，其步驟為:首先將Mg源、Zn源、Ca源、Sm源和Y源熔融混合，得到鎂合金熔體，接著將所述鎂合金熔體鑄錠，得到合金錠，然后將所述合金錠通過機械加工制成板材，之后對板材進行熱軋處理，最后通過磁控濺射在熱軋處理后的鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到鎂合金復合材料。
[0070]所述Mg源、Zn源、Ca源、Sm源和Y源的來源以及各個步驟的具體工藝參數與上述技術方案一致，在此不再贅述。
[0071]為更清楚起見，下面通過以下實施例對本發明進行詳細說明。
[0072]實施例1
[0073]用無水乙醇對純度99.6%的Mg、純度99.5%的Zn、純度98.0%的Mg_20wt% Y中間合金、純度98.0%的Mg-30wt% Ca中間合金和純度98.0%的Mg_20wt% Sm中間合金進行表面清理，并用去離子水沖洗、烘干。
[0074]將上述烘干后的Mg-20wt% Y中間合金、Mg-30wt% Ca中間合金、Mg-20wt% Sm中間合金和Zn在300°C條件下預熱。
[0075]將上述烘干后的Mg 4700g放入井式電阻爐中，通入C02+SF6(40:1)的混合氣體，在750°C條件下加熱。待Mg完全熔化后，加入預熱Ih的上述Zn 1g, Mg-20wt% Y中間合金250g、Mg-30wt% Ca中間合金34g和Mg_20wt% Sm中間合金50g，攪拌均勻，靜置20分鐘，降溫至720°C澆鑄到45#鋼永久型模具中，得到鑄態合金。
[0076]對鑄態合金在400°C進行8h的均勻化處理，并進行70°C水淬。然后通過機械加工制備出200X300X10mm3的板材，在360°C對板材進行軋制，總壓下量為90%，每道次壓下量為10%，軋制速率為300mm/s，相鄰道次之間的退火時間為10分鐘。軋制后對合金在150°C進行 Ih 的去應力退火，得到成分為 Mg-lwt% Y-0.2wt% Zn-0.2wt% Ca-0.2wt% Sm的鎂合金。
[0077]對上述鎂合金進行表面脫脂、酸洗，然后將所述鎂合金作為基底放入磁控濺射設備內，向磁控濺射設備內通入Ar+CH4(95:5)的混合氣體，設置濺射壓強為0.2Pa，偏壓為-100V，濺射電流密度為0.01A/cm2，基底溫度為100°C，靶基距為60mm，以碳化鉿為濺射革巴，在鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到耐腐蝕層厚度3 μ m、耐腐蝕層C含量32at %的鎂合金復合材料。
[0078]對得到的鎂合金復合材料在150°C進行Ih真空退火，去除合金與耐腐蝕層的界面應力，并釋放部分耐腐蝕層中的殘余應力。
[0079]對上述真空退火后的鎂合金復合材料進行性能測試，結果表明，該鎂合金復合材料的室溫抗拉強度和屈服強度分別為400~420MPa和280~300MPa，延伸率為12~15%，耐腐蝕層與合金的結合強度達到5B級(ASTM)以上，表面維氏硬度Hv0.2 = 102~103。該鎂合金復合材料在3.5wt % NaCl溶液中的腐蝕電位為-1.3V，腐蝕電流密度為1.0~5.0X 10 6A/cm2。
[0080] 實施例2
[0081 ] 用無水乙醇對純度99.6 %的Mg、純度99.5 %的Zn、純度98.0 %的Mg_20wt % Y中間合金、純度98.0%的Mg-30wt% Ca中間合金和純度98.0%的Mg_20wt% Sm中間合金進行表面清理，并用去離子水沖洗、烘干。
[0082]將上述烘干后的Mg-20wt% Y中間合金、Mg-30wt% Ca中間合金、Mg-20wt% Sm中間合金和Zn在300°C條件下預熱。
[0083]將上述烘干后的Mg 3600g放入井式電阻爐中，通入C02+SF6(40:1)的混合氣體，在750°C條件下加熱。待Mg完全熔化后，加入預熱Ih的上述Zn 50g、Mg-20wt% Y中間合金100g, Mg-30wt% Ca中間合金167g和Mg_20wt% Sm中間合金250g，攪拌均勻，靜置20分鐘，降溫至720°C澆鑄到45#鋼永久型模具中，得到鑄態合金。
[0084]對鑄態合金在450°C進行24h的均勻化處理，并進行70°C水淬。然后通過機械加工制備出200X300X 1mm3的板材，在400°C對板材進行軋制，總壓下量為40%，每道次壓下量為8%，軋制速率為50mm/s，相鄰道次之間的退火時間為20分鐘。軋制后對合金在250°C進行4h的去應力退火,得到成分為Mg-4wt% Y-1wt% Zn-1wt% Ca-1wt% Sm的鎂合金。
[0085]對上述鎂合金進行表面脫脂、酸洗，然后將所述鎂合金作為基底放入磁控濺射設備內，向磁控濺射設備內通入Ar+CH4(92:8)的混合氣體，設置濺射壓強為1.0Pa，偏壓為-200V，濺射電流密度為0.02A/cm2，基底溫度為200°C，靶基距為80mm，以碳化鉿為濺射革巴，在鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到耐腐蝕層厚度5 μ m、耐腐蝕層C含量58at %的鎂合金復合材料。
[0086]對得到的鎂合金復合材料在250°C進行4h真空退火，去除合金與耐腐蝕層的界面應力，并釋放部分耐腐蝕層中的殘余應力。
[0087]對上述真空退火后的鎂合金復合材料進行性能測試，結果表明，該鎂合金復合材料的室溫抗拉強度和屈服強度分別為440~450MPa和340~350MPa，延伸率為7~8%，耐腐蝕層與合金的結合強度達到5B級(ASTM)以上，表面維氏硬度Hv0.2 = 102~103。該鎂合金復合材料在3.5wt % NaCl溶液中的腐蝕電位為-1.3V，腐蝕電流密度為1.0~5.0X 10 6A/cm2。
[0088]實施例3
[0089]用無水乙醇對純度99.6%的Mg、純度99.5%的Zn、純度98.0%的Mg_20wt% Y中間合金、純度98.0%的Mg-30wt% Ca中間合金和純度98.0%的Mg_20wt% Sm中間合金進行表面清理，并用去離子水沖洗、烘干。
[0090]將上述烘干后的Mg-20wt% Y中間合金、Mg-30wt% Ca中間合金、Mg-20wt% Sm中間合金和Zn在300°C條件下預熱。
[0091]將上述烘干后的Mg 4270g放入井式電阻爐中，通入C02+SF6(40:1)的混合氣體，在750°C條件下加熱。待Mg完全熔化后，加入預熱Ih的上述Zn 25g、Mg-20wt% Y中間合金500g,Mg-30wt% Ca中間合金84g和Mg_20wt% Sm中間合金125g，攪拌均勻，靜置20分鐘，降溫至720°C澆鑄到45#鋼永久型模具中，得到鑄態合金。
[0092]對鑄態合金在430°C進行16h的均勻化處理，并進行70°C水淬。然后通過機械加工制備出200X300X10mm3的板材，在380°C對板材進行軋制，總壓下量為60%，每道次壓下量為10%，軋制速率為150mm/s，相鄰道次之間的退火時間為15分鐘。軋制后對合金在200°C進行 2h 的去應力退火，得到成分為 Mg-2wt% Y-0.5wt% Zn-0.5wt% Ca-0.5wt% Sm的鎂合金。
[0093]對上述鎂合金進行表面脫脂、酸洗，然后將所述鎂合金作為基底放入磁控濺射設備內，向磁控濺射設備內通入Ar+CH4(85:15)的混合氣體，設置濺射壓強為0.2Pa，偏壓為-100V，濺射電流密度為0.01A/cm2，基底溫度為100°C，靶基距為60mm，以碳化鉿為濺射革巴，在鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到耐腐蝕層厚度3 μ m、耐腐蝕層C含量67at %的鎂合金復合材料。
[0094]對得到的鎂合金復合材料在200°C進行2h真空退火，去除合金與耐腐蝕層的界面應力，并釋放部分耐腐蝕層中的殘余應力。
[0095]對上述真空退火后的鎂合金復合材料進行性能測試，結果表明，該鎂合金復合材料的室溫抗拉強度和屈服強度分別為420~430MPa和310~330MPa，延伸率為10~12%，耐腐蝕層與合金的結合強度達到5B級(ASTM)以上，表面維氏硬度Hv0.2 = 102~103。該鎂合金復合材料在3.5wt% NaCl溶液中的腐蝕電位為-1.3V，腐蝕電流密度為1.0~5.0X 10 6A/cm2。
[0096]實施例4
[0097]用無水乙醇對純度99.6%的Mg、純度99.5%的Zn、純度99.0%的Y、純度99.0%的Sm和純度99.0%的Ca進行表面清理，并用去離子水沖洗、烘干。
[0098]將上述烘干后的Zn、Y和Sm在300°C條件下預熱。
[0099]將上述烘干后的Mg 4920g放入井式電阻爐中，通入C02+SF6(40:1)的混合氣體，在750°C條件下加熱。待Mg完全熔化后，加入上述烘干后的Ca 1g和預熱Ih的上述Zn 10g、Y 50g、Sm 10g，攪拌均勻，靜置20分鐘，降溫至720°C澆鑄到45#鋼永久型模具中，得到鑄態合金。
[0100]對鑄態合金在400°C進行8h的均勻化處理，并進行70°C水淬。然后通過機械加工制備出200X300X10mm3的板材，在360°C對板材進行軋制，總壓下量為90%，每道次壓下量為10%，軋制速率為300mm/s，相鄰道次之間的退火時間為10分鐘。軋制后對合金在150°C進行 Ih 的去應力退火，得到成分為 Mg-lwt% Y-0.2wt% Zn-0.2wt% Ca-0.2wt% Sm的鎂合金。
[0101]對上述鎂合金進行表面脫脂、酸洗，然后將所述鎂合金作為基底放入磁控濺射設備內，向磁控濺射設備內通入Ar+CH4(95:5)的混合氣體，設置濺射壓強為0.2Pa，偏壓為-100V，濺射電流密度為0.01A/cm2，基底溫度為100°C，靶基距為60mm，以碳化鉿為濺射革巴，在鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到耐腐蝕層厚度3 μ m、耐腐蝕層C含量32at %的鎂合金復合材料。
[0102]對得到的鎂合金復合材料在150°C進行Ih真空退火，去除合金與耐腐蝕層的界面應力，并釋放部分耐腐蝕層中的殘余應力。
[0103]對上述真空退火后的鎂合金復合材料進行性能測試，結果表明，該鎂合金復合材料的室溫抗拉強度和屈服強度分別為400~420MPa和280~300MPa，延伸率為12~15%，耐腐蝕層與合金的結合強度達到5B級(ASTM)以上，表面維氏硬度Hv0.2 = 102~103。該鎂合金復合材料在3.5wt % NaCl溶液中的腐蝕電位為-1.3V，腐蝕電流密度為1.0~
5.0X 10 6A/cm2。
[0104]實施例5
[0105]用無水乙醇對純度99.0%的Mg、純度99.5%的Zn、Y含量大于80wt%的富釔混合稀土(Ymm)、純度98 %的Mg_30wt % Ca中間合金和純度98 %的Mg_20wt % Sm中間合金進行表面清理，并用去離子水沖洗、烘干。
[0106]將上述烘干后的Zn、混合稀土、Mg-30wt% Ca中間合金和Mg-20wt% Sm中間合金在300°C條件下預熱。
[0107]將上述烘干后的Mg 4860g放入井式電阻爐中，通入C02+SF6(40:1)的混合氣體，在750°C條件下加熱。待Mg完全熔化后,加入預熱Ih的上述Zn 10g、富乾混合稀土 50g、Mg-30wt % Ca中間合金34g和Mg-20wt% Sm中間合金50g,攪拌均勻，靜置20分鐘，降溫至720°C澆鑄到45#鋼永久型模具中，得到鑄態合金。
[0108]對鑄態合金在400°C進行8h的均勻化處理，并進行70°C水淬。然后通過機械加工制備出200X300X10mm3的板材，在360°C對板材進行軋制，總壓下量為90%，每道次壓下量為10%，軋制速率為300mm/s，相鄰道次之間的退火時間為10分鐘。軋制后對合金在150°C進行 Ih 的去應力退火，得到成分為 Mg-1wt % Ymm-Q.2wt% Zn-0.2wt% Ca-0.2wt% Sm的鎂合金。
[0109]對上述鎂合金進行表面脫脂、酸洗，然后將所述鎂合金作為基底放入磁控濺射設備內，向磁控濺射設備內通入Ar+CH4(95:5)的混合氣體，設置濺射壓強為0.2Pa，偏壓為-100V，濺射電流密度為0.01A/cm2，基底溫度為100°C，靶基距為60mm，以碳化鉿為濺射革巴，在鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到耐腐蝕層厚度3 μ m、耐腐蝕層C含量32at %的鎂合金復合材料。
[0110]對得到的鎂合金復合材料在150°C進行Ih真空退火，去除合金與耐腐蝕層的界面應力，并釋放部分耐腐蝕層中的殘余應力。
[0111]對上述真空退火后的鎂合金復合材料進行性能測試，結果表明，該鎂合金復合材料的室溫抗拉強度和屈服強度分別為400~420MPa和280~300MPa，延伸率為12~15%，耐腐蝕層與合金的結合強度達到5B級(ASTM)以上，表面維氏硬度Hv0.2 = 102~103。該鎂合金復合材料在3.5wt% NaCl溶液中的腐蝕電位為-1.3V，腐蝕電流密度為1.0~
5.0X 10 6A/cm2。
[0112]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種鎂合金，包括以下組分: 大于O小于等于2?丨％的Zn ； 大于O小于等于2wt%的Ca ； 大于O小于等于2?丨％的Sm ； 大于O小于等于 余量的Mg。
2.根據權利要求1所述的鎂合金，其特征在于，包括0.2~Iwt%的Zn。
3.根據權利要求1所述的鎂合金，其特征在于，包括0.2~Iwt %的Ca。
4.根據權利要求1所述的鎂合金，其特征在于，包括0.2~Iwt %的Sm。
5.根據權利要求1所述的鎂合金，其特征在于，包括I~4?^%的Y。
6.一種鎂合金復合材料，包括: 權利要求1~5任一項所述的鎂合金； 復合在所述鎂合金表面的耐腐蝕層； 所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。
7.根據權利要求6所述的鎂合金復合材料，其特征在于，所述耐腐蝕層中碳含量為25 ~70at%。
8.一種鎂合金復合材料的制備方法，包括: 采用磁控濺射法在權利要求1~5任一項所述的鎂合金表面沉積耐腐蝕層，得到鎂合金復合材料； 所述耐腐蝕層含有碳化鉿、碳化鉭或碳化鋯。
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述沉積耐腐蝕層的過程中使用的濺射氣體為氬氣，反應氣體為甲烷。
10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述甲烷與氬氣的體積比為I~20:80ο
【文檔編號】C23C14/35GK104131204SQ201410409421
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】張洪杰, 佟立波, 文懋, 邱鑫, 張慶鑫, 孟健 申請人:中國科學院長春應用化學研究所