一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及鎂合金技術，具體為一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金及其制備方法，解決了現有鎂合金高溫狀態下存在力學性能較差的問題。一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金，是由如下質量百分比的原料制成的，鋅1%-1.5%，釓8%-10%，釔3%-5%，鋯0.5%-1.0%，余量為鎂錠和雜質。本發明采用合理的工藝步驟和配方，在200℃-350℃的高溫狀態下，抗拉強度達到350MPa-390MPa，屈服強度達到250MPa-290MPa，力學性能得到大幅提升，具有工藝簡單、操作方便且成本低的優點。
【專利說明】一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及鎂合金技術，具體為一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金及其制備方法。

【背景技術】
[0002]金屬鎂及其合金是目前可應用的最輕的金屬結構材料，它具有很高的比強度和比剛度，高的尺寸穩定性和阻尼減震性，良好的機械加工性能，而且易于回收利用，但是鎂合金高溫情況下抗蠕變性能較差是限制其廣泛應用的主要問題之一，提高耐熱性能可以擴大其應用范圍。
[0003]耐熱鎂合金的研究是從稀土鎂合金開始的，固溶強化和沉淀析出強化是Mg-RE合金系獲得較好力學性能的重要手段。其發展歷程從Mg-RE系、Mg-Th系、Mg-Y系過渡到目前的Mg-Gd系，先后開發了多種以RE為主加元素的新型鎂合金，如ZM2、ZM3、ZM4、ZM6、ZM11、WE54、WE43、MB1、MB8等；但其在高溫情況下的力學性能仍不能很好的滿足需求。


【發明內容】

[0004]本發明為了解決現有鎂合金高溫狀態下存在力學性能較差的問題，提供了一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金及其制備方法。
[0005]本發明是采用如下技術方案實現的:一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金，是由如下質量百分比的原料制成的，鋅1%_1.5%，釓8%-10%，釔3%-5%，鋯0.5%-1.0%，余量為鎂錠和雜質。
[0006]金屬鎂錠中稀土元素種類及含量的選取，是經過大量的反復試驗得出的。
[0007]鋅可改善該五元合金的固溶強化、析出強化效果，同時可使得其余相的體積分數增加，并由骨骼狀變為相互連接的網狀，改善合金強度；釓在鎂中的平衡固溶度比較大，與其它四種合金配伍后，可顯著增強固溶強化和析出強化效果，從而顯著提高合金的室溫及高溫力學性能；鋯可以細化合金的微觀組織，顯著提高材料的力學性能，減少夾雜，改善鎂合金的抗腐蝕性能；釔在鎂中固溶度也比較大，在鎂合金中也產生顯著的固溶強化和析出強化效應，提高室溫強度及高溫蠕變抗力，并且可獲得良好的耐腐蝕性能；同時釔能除氫、脫氧，除鐵等雜質，減少鑄件氣孔和縮松，提高流動性，還具有變質細化作用，細化晶粒和枝晶；鋅的含量超過2%后，極限抗拉強度有所下降；鋯含量達到0.5%以上起到細化晶粒的作用，從而增加其強度；克服了現有鎂合金高溫狀態下存在力學性能較差的問題。
[0008]雜質的質量百分比要求是:A1( 0.3%, Fe ( 0.05%, Cu ( 0.05%, Ni ( 0.005%,Si ( 0.15%，其余單個雜質元素< 0.3%。通過對鎂合金中雜質的控制，進一步提高了鎂合金的力學性能。
[0009]一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、先將金屬鎂錠在坩鍋內制成鎂熔體；b、將鎂熔體加熱至670-690°C時，加入鋅進行攪拌；c、接著加熱至780-800°C時，加入釓、鋯后停止升溫，通氬氣攪拌20-30分鐘；d、待溫度降至740_760°C時，加入釔攪拌20-30分鐘，獲得鎂-鋅-釓-釔-鋯鎂合金熔體；e、然后精煉、靜置，經氧化鎂泡沫陶瓷過濾后，進行澆鑄。
[0010]鋯、釓在780-800°C時，才能有效固溶于鎂中；釔的溫度選取也是通過多次試驗得出的，既要保證其在鎂中固溶，又要保證釔不會氧化，杜絕燒損嚴重的現象，因此溫度的選取是通過大量反復試驗才能得到。
[0011]本發明采用合理的工藝步驟和配方，在200°C -350°c的高溫狀態下，抗拉強度達到350MPa-390MPa，屈服強度達到250MPa_290MPa，力學性能得到大幅提升，具有工藝簡單、操作方便且成本低的優點。

【具體實施方式】
[0012]實施例1
一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金，是由如下質量百分比的原料制成的，鋅1%，釓8%，釔3%，鋯0.5%，余量為鎂錠和雜質。
[0013]雜質的質量百分比如下:A10.1%，Fe 0.01%, Cu 0.01%, Ni 0.001%, Si 0.02%，其余單個雜質元素0.1%。
[0014]一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、先將金屬鎂錠在坩鍋內制成鎂熔體；b、將鎂熔體加熱至670°C時，加入鋅進行攪拌；C、接著加熱至780°C時，加入釓、鋯后停止升溫，通氬氣攪拌20分鐘；d、待溫度降至740°C時，加入釔攪拌20分鐘，獲得鎂-鋅-釓-釔-鋯鎂合金熔體；e、然后精煉、靜置，經氧化鎂泡沫陶瓷過濾后，進行澆鑄。
[0015]實施例2
一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金，是由如下質量百分比的原料制成的，鋅1.5%，釓10%，釔5%，鋯0.5%，余量為鎂錠和雜質。
[0016]雜質的質量百分比如下:A10.3%, Fe 0.05%, Cu 0.05%, Ni 0.005%, Si 0.15%，其余單個雜質元素0.3%。
[0017]一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、先將金屬鎂錠在坩鍋內制成鎂熔體；b、將鎂熔體加熱至690°C時，加入鋅進行攪拌；C、接著加熱至800°C時，加入釓、鋯后停止升溫，通氬氣攪拌30分鐘；d、待溫度降至760°C時，加入釔攪拌30分鐘，獲得鎂-鋅-釓-釔-鋯鎂合金熔體；e、然后精煉、靜置，經氧化鎂泡沫陶瓷過濾后，進行澆鑄。
[0018]實施例3
一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金，是由如下質量百分比的原料制成的，鋅1.1%，釓9%，釔4%，鋯0.8%，余量為鎂錠和雜質。
[0019]雜質的質量百分比如下:A10.2%, Fe 0.03%, Cu 0.04%, Ni 0.002%, Si 0.11%，其余單個雜質元素0.2%。
[0020]一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、先將金屬鎂錠在坩鍋內制成鎂熔體；b、將鎂熔體加熱至679°C時，加入鋅進行攪拌；C、接著加熱至793°C時，加入釓、鋯后停止升溫，通氬氣攪拌28分鐘；d、待溫度降至751°C時，加入釔攪拌23分鐘，獲得鎂-鋅-釓-釔-鋯鎂合金熔體；e、然后精煉、靜置，經氧化鎂泡沫陶瓷過濾后，進行燒鑄。
[0021]具體實施過程中，模具溫度要求100_180°C，澆鑄液溫度700-720°C;熔煉時稀土元素分別以Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr中間合金的形式向鎂熔體中添加，鋅以金屬鋅錠的形式加入。
[0022]Mg-Gd合金中，釓具有明顯的析出強化效果，較低的釓含量則強化效果則不明顯；Mg-Y合金中，釔具有明顯的析出強化效果。
【權利要求】
1.一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金，其特征在于:是由如下質量百分比的原料制成的，鋅1%-1.5%，釓8%-10%，釔3%-5%，鋯0.5%-1.0%，余量為鎂錠和雜質。
2.根據權利要求1所述的一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金,其特征在于:雜質的質量百分比要求是:A1 ( 0.3%, Fe ( 0.05%, Cu ( 0.05%, Ni ( 0.005%, Si ( 0.15%，其余單個雜質元素< 0.3%。
3.根據權利要求1所述的一種高強度、耐腐蝕、抗高溫蠕變鎂合金的制備方法,其特征在于:采用如下步驟:a、先將金屬鎂錠在坩鍋內制成鎂熔體；b、將鎂熔體加熱至670-690°C時，加入鋅進行攪拌；c、接著加熱至780-800°C時，加入釓、鋯后停止升溫，通氬氣攪拌20-30分鐘；d、待溫度降至740-760°C時，加入釔攪拌20-30分鐘，獲得鎂-鋅-釓-釔-鋯鎂合金熔體；e、然后精煉、靜置，經氧化鎂泡沫陶瓷過濾后，進行澆鑄。
【文檔編號】C22C23/06GK104388787SQ201410656560
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】閆國慶, 段淑珍, 楚江妹, 溫紅梅, 韓寶華, 張志文, 馬小虎, 支紅旗, 任彥杰, 文建英 申請人:聞喜縣瑞格鎂業有限公司