CN101302603A - 一种镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金及其制备方法 - Google Patents
一种镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供的是一种镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金及其制备方法。步骤1:在氩气气氛的中频真空感应熔炼炉内,按质量比7∶3将Mg和Li混合均匀熔化,冷却后得到二元合金铸锭;步骤2:将步骤1得到的二元合金铸锭机械粉碎,然后按名义成分(MgLi)xAl60-xCu20Zn20,其中30≤x≤35的不同配比称取原料;步骤3:将中频感应熔炼炉抽真空,然后充入10-2Pa的氩气,在氩气保护下熔炼(MgLi)xAl60-xCu20Zn20合金;步骤4:将步骤3得到的熔融态(MgLi)xAl60-xCu20Zn20合金浇铸到铜模型腔内,制备成大块非晶合金。本发明Li元素加入镁合金中,使合金微观晶体结构由hcp结构转变为bcc结构,这将有效地提高合金的机械性能;采用加入Al和Zn元素的合金化方法,有效地提高了Mg-Li合金的力学性能;加入Cu元素有利于提高合金的非晶形成能力(GFA),从而能够制备出较大尺寸的非晶合金。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种合金,特别是涉及一种镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金。
(二)背景技术
镁及其合金是迄今为止在工程上广泛应用的最轻的金属结构材料。镁合金具有高的比强度和比刚度,其中Mg-Li合金是一种新型镁合金,它轻如塑料而坚如金属,变形性比其他镁合金好,在汽车、电子、电器、航空、航天和国防工业等领域具有广泛的应用前景。
近年来,随着快速凝固技术的飞速发展,人们加大了对高性能、低能耗的非晶、纳米晶及其复合材料的研究力度。与传统的镁合金相比,非晶态镁合金的强度可提高2~3倍,比强度还会成倍提高。同时,它还具有更高的比刚度、良好的超塑性和耐腐蚀性能等一系列优点,是一种极具发展潜力的新型金属结构材料,因此引起了人们的广泛关注,已经成为当前材料工作者的主要研究目标。目前,已发现的镁基非晶态合金主要有Mg-Ca、Mg-Ni、Mg-Cu、Mg-Zn、Mg-Ln和Mg-Ln-Tm(Ln:稀土金属;Tm:过渡金属)等二元和三元体系,但是对Mg-Li基非晶合金的研究还没有相关报道。基于上述Mg-Li合金所具有的优异性能及其广泛的应用前景,因而有必要加大Mg-Li基非晶态合金制备和性能研究的力度,获得大尺寸的块体非晶合金,使其适合于工程应用。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优良机械性能、力学性能的镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金;本发明的目的还在于提供一种可以改善合金的性能、又具有较大尺寸的块体镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金的制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
该系非晶合金的结构式为(MgLi)xAl60-xCu20Zn20,其中x为锂占质量百分比为30%的MgLi合金元素的原子百分数,30≤x≤35。
本发明提供一种上述镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金的制备方法,具体步骤如下:
步骤1:在氩气气氛的中频真空感应熔炼炉中,按质量比7∶3将Mg和Li混合均匀熔化,冷却后得到二元合金铸锭;
步骤2:将步骤1得到的二元合金铸锭机械粉碎,然后按名义成分(MgLi)xAl60-xCu20Zn20,其中30≤x≤35的不同配比称取原料;
步骤3:将中频感应熔炼炉抽真空,然后充入10-2Pa的氩气,在氩气保护下熔炼(MgLi)xAl60-xCu20Zn20合金;
步骤4:将步骤3得到的熔融态(MgLi)xAl60-xCu20Zn20合金浇铸到铜模型腔内,制备成大块非晶合金。
步骤5:采用X射线衍射法表征所得样品的组织结构;利用HXS-1000Z型硬度计测量样品的硬度值表征其力学性能。
本发明具有的优益之处在于:
1、Li元素加入镁合金中,使合金微观晶体结构由hcp结构转变为bcc结构,这将有效地提高合金的机械性能;
2、采用加入Al和Zn元素的合金化方法,有效地提高了Mg-Li合金的力学性能;
3、加入Cu元素有利于提高合金的非晶形成能力(GFA),从而能够制备出较大尺寸的非晶合金。
(四)附图说明
图1为本发明提出的Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金的XRD图;
图2为本发明提出的Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金的硬度值柱状图。
(五)具体实施方式
实施例1
该实施例采用铜模铸造法成功制备出直径5mm的(MgLi)35Al25Cu20Zn20大块非晶合金。
步骤1:将纯度为99.5%的工业铝锭、纯度为99.8%的高纯铜锭、纯度为99.99%的高纯锌块和已熔炼的镁锂合金(锂的质量百分比为30%),按成分配比(MgLi)35Al25Cu20Zn20称取原料;
步骤2:先把上述称取的原料放入中频感应熔炼炉的坩埚内,然后将中频感应熔炼炉抽真空后充入10-2Pa的氩气,调节电压升温至1000℃加热1小时,直至合金熔化均匀;
步骤3:将熔融态的金属液浇铸到铜模型腔内,从而制备出大块非晶合金;
步骤4:采用X射线衍射法表征该大块非晶合金样品的结构,如图1所示;
步骤5:利用HXS-1000Z型硬度计测量样品的硬度值,如图2所示。
实施例2
该实施例采用铜模铸造法成功制备出直径5mm的(MgLi)30Al30Cu20Zn20大块非晶合金。
步骤1:将纯度为99.5%的工业铝锭、纯度为99.8%的高纯铜锭、纯度为99.99%的高纯锌块和已熔炼的镁锂合金(锂的质量百分比为30%),按成分配比(MgLi)30Al30Cu20Zn20称取原料;
步骤2:先把上述称取的原料放入中频感应熔炼炉的坩埚内,然后将中频感应熔炼炉抽真空后充入10-2Pa的氩气,调节电压升温至1000℃加热1小时,直至合金熔化均匀;
步骤3:将熔融态的金属液浇铸到铜模型腔内,从而制备出大块非晶合金;
步骤4:采用X射线衍射法表征该大块非晶合金样品的结构,如图1所示;
步骤5:利用HXS-1000Z型硬度计测量样品的硬度值,如图2所示。
Claims (4)
1、一种镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金,其特征是:该系非晶合金结构式为(MgLi)xAl60-xCu20Zn20,其中x为锂占质量百分比为30%的MgLi合金元素的原子百分数,30≤x≤35。
2、根据权利要求1所述的镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金,其特征是:它是直径5mm的(MgLi)35Al25Cu20Zn20大块非晶合金。
3、根据权利要求1所述的镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金,其特征是:它是直径5mm的(MgLi)30Al30Cu20Zn20大块非晶合金。
4、一种镁锂基Mg-Li-Al-Cu-Zn系大块非晶合金的制备方法,其特征是:
步骤1:在氩气气氛的中频真空感应熔炼炉中,按质量比7∶3将Mg和Li混合均匀熔化,冷却后得到二元合金铸锭;
步骤2:将步骤1得到的二元合金铸锭机械粉碎,然后按名义成分(MgLi)xAl60-xCu20Zn20,其中30≤x≤35的不同配比称取原料;
步骤3:将中频感应熔炼炉抽真空,然后充入10-2Pa的氩气,在氩气保护下熔炼(MgLi)xAl60-xCu20Zn20合金;
步骤4:将步骤3得到的熔融态(MgLi)xAl60-xCu20Zn20合金浇铸到铜模型腔内,制备成大块非晶合金。
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