CN103074530B - 一种高强耐热镁合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高强耐热镁合金的制备方法，其特征制备方法为：在温度720℃～780℃时，将Mg-Sm中间合金加入到镁合金熔体中，再将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，在超声功率为600～1200W的条件下，超声10～15min，将熔体温度降至660℃～680℃，浇铸成铸锭。将上述铸锭进行均匀化处理，再预热后挤压。本发明的技术效果是：采用本发明得到的稀土耐热镁合金组织中晶粒细小，生成的Al2Sm颗粒尺寸细小且分布均匀，合金的高温性能得到显著改善，而且工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强耐热镁合金的制备方法。
背景技术
镁合金是目前可应用的最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振性能优异、导热性好、易回收等优点，在航空航天、汽车制造、家电仪表、电子通讯、生物医学等领域有着极其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。由于镁合金的耐热性能差、蠕变强度低等缺点，在一定程度上也限制了镁合金的进一步应用。当使用温度或环境温度升高时，镁合金的强度和抗蠕变性能大幅度下降，使其难以作为关键零件（如发动机中的零部件）材料在航空、航大、汽车等工业中更广泛地应用。因此，耐热变形镁合金的研究与开发已成为世界镁工业发展中的重要方向之一。大多数镁合金具有密排六方结构，所以认为镁合金是一种难以塑性变形、压力加工成形性能差的金属材料。而且大多数镁合金又具有较好的铸造性能，使得目前镁合金产品大都以铸造特别是压铸方法成形，塑性成形方法加工的镁合金产品很少。然而，铸件的力学性能却不是很理想，产品形状尺寸存在一定的局限性，且容易产生组织缺陷，导致镁合金的使用性能和应用范围受到了很大的限制。据国际镁协会分析，经过塑性成形生产的镁合金产品比铸造镁合金产品具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能。因此，作为结构材料的镁合金，开发变形镁合金产品是其未来长远发展的趋势。
国际上耐热镁合金的研究始于20世纪中期，经过数十年的发展，耐热镁合金的设计理论逐渐完善，形成了以通过添加稀土、碱土、Si以及其他元素进行合金化和形成热稳定性高的强化相来提高镁合金耐热性能的设计思想。稀土被普遍认为是提高镁合金耐热性能最直接和最有效的合金元素，其中，Sm与镁的原子尺寸接近，在镁中的固溶度（最大为5.8%） 比La、Ce、Pr、Nd大，可实现固溶强化等强化作用，从而提高镁合金的耐热性能。因而，稀土元素Sm在耐热镁合金中的显著作用逐渐引起了众多研究者的重视。
研究发现：Al2Sm金属间化合物可有效提高镁合金的室温与高温性能，但稀土元素Sm含量达到1-2wt%后，Al2Sm相的数量逐渐增多、尺寸不断长大并趋于偏聚，使得镁合金的抗高温蠕变性能下降。超声原位合成法是一种最近发展起来制备高性能材料的新方法，其原理是利用不同元素或化学物之间在一定条件下发生化学反应，而在金属基体内生成一种或几种陶瓷相或颗粒或金属间化合物，并在高能超声的声空化效应和声流效应作用下，显著改善与细化增强颗粒的形貌与尺寸，提高增强颗粒在熔体中均匀分散性，以达到改善合金性能的目的。
超声原位在含Sm的耐热镁合金中的应用，能有效的细化原位生成的强化相并促进其均匀分散，有望进一步提高镁合金的抗高温蠕变性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强耐热镁合金的制备方法，其特征制备方法为：一种用超声原位合成法制备稀土耐热镁合金的方法，其特征制备方法为：在温度720℃～780℃时，将Mg-Sm中间合金加入到镁合金熔体中，再将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，在超声功率为600～1200W的条件下，超声10～15min，将熔体温度降至660℃～680℃，浇铸成铸锭。将上述铸锭进行均匀化处理，再预热后挤压。
本发明是这样来实现的，一种高强耐热镁合金的制备方法，其特征制备方法为：在温度720℃～780℃时，将Mg-Sm中间合金加入到镁合金熔体中，再将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，在超声功率为600～1200W的条件下，超声10～15min，将熔体温度降至660℃～680℃，浇铸成铸锭。将上述铸锭进行均匀化处理，再预热后挤压。
镁合金成分为（质量分数）：Al：2.8-3.8%，Zn：0.6-1.4%，Mn：0.4-0.8%，其中稀土元素Sm占权利要求1所制备的稀土耐热镁合金总重量的：1.0-3.0%。
本发明的技术效果是：采用本发明得到的稀土耐热镁合金组织中晶粒细小，生成的Al2Sm颗粒尺寸细小且分布均匀，合金的高温性能得到显著改善，而且工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。
具体实施方式
一种高强耐热镁合金的制备方法
实施实例1：在温度720℃时，将Mg-Sm中间合金加入到镁合金熔体中（其中Sm占最终稀土耐热镁合金总重量的1.0%），再将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，在超声功率为600W的条件下，超声10min，将熔体温度降至660℃，浇铸成铸锭。将上述铸锭进行均匀化处理，处理温度为400℃，保温时间8 h；再预热后挤压，预热温度为380℃，预热时间为1h；挤压温度为400℃，挤压比6.25，挤压速度为10mm/s。上述方法制备的镁合金抗拉强度为208MPa。
实施实例2：在温度780℃时，将Mg-Sm中间合金加入到镁合金熔体中（其中Sm占最终稀土耐热镁合金总重量的2.0%），再将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，在超声功率为800W的条件下，超声15min，将熔体温度降至680℃，浇铸成铸锭。将上述铸锭进行均匀化处理，处理温度为380℃，保温时间8 h；再预热后挤压，预热温度为400℃，预热时间为2h；挤压温度为420℃，挤压比45，挤压速度为15mm/s。上述方法制备的镁合金抗拉强度为215MPa。
实施实例3：在温度760℃时，将Mg-Sm中间合金加入到镁合金熔体中（其中Sm占最终稀土耐热镁合金总重量的3.0%），再将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，在超声功率为800W的条件下，超声10min，将熔体温度降至660℃，浇铸成铸锭。将上述铸锭进行均匀化处理，处理温度为400℃，保温时间10 h；再预热后挤压，预热温度为400℃，预热时间为1h；挤压温度为420℃，挤压比6.25，挤压速度为20mm/s。上述方法制备的镁合金抗拉强度为195MPa。
Claims (1)
1.一种高强耐热镁合金的制备方法，其特征制备方法为：在温度720℃～780℃时，将Mg-Sm中间合金加入到镁合金熔体中，再将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，在超声功率为600～1200W的条件下，超声10～15min，将熔体温度降至660℃～680℃，浇铸成铸锭，所制得的稀土耐热镁合金成分为Al：2.8-3.8%，Zn：0.6-1.4%，Mn：0.4-0.8%，Sm：1.0或3.0%，将上述铸锭进行均匀化处理，处理温度为400℃，保温时间10 h；再预热后挤压，预热温度为400℃，预热时间为1h；挤压温度为420℃，挤压比6.25，挤压速度为20mm/s。
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