CN106282623A - 耐高温稀土镁合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5~6h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理;步骤三、于真空条件下,对坩埚加热,得到合金汤;步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,挤压比为10~15:1,挤压的速度为0.3~0.9mm/s;步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3~4份的钕,10~20份的Ni,5~10份的Al和30~40份的Nb。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温稀土镁合金的制备方法。
背景技术
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小(1.8g/cm3镁合金左右),比强度高,比弹性模量大,散热好,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。普通的镁合金高温力学性能较差,当温度升高时,其强度大幅度下降,在高温下难以长时间使用。提高镁合金的高温力学性能是镁合金研究的重要课题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种耐高温稀土镁合金的制备方法。
为此,本发明提供的技术方案为:
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5~6h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-50MPa~-20MPa,处理20~30min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为550~600℃,保温40~60min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为10~15:1,挤压的速度为0.3~0.9mm/s;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.5~3:1:5~6:3~4:80~90;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3~4份的钕,10~20份的Ni,5~10份的Al和30~40份的Nb。
优选的是,所述的耐高温稀土镁合金的制备方法中,所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.8:1:5.5:3.5:85。
优选的是,所述的耐高温稀土镁合金的制备方法中,所述步骤二中,所述真空压力为-35MPa,处理25min。
优选的是,所述的耐高温稀土镁合金的制备方法中,所述步骤三中,所述加热温度为575℃,保温50min。
优选的是,所述的耐高温稀土镁合金的制备方法中,所述步骤四中,所述惰性气体为氩气。
优选的是,所述的耐高温稀土镁合金的制备方法中,所述步骤四中,所述挤压的压力为600~700T。
优选的是,所述的耐高温稀土镁合金的制备方法中,所述步骤四中,所述挤压比为13:1,挤压的速度为0.6mm/s。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明采用高能球磨过的混合粉作为原料,能够获得具有适度活性的复合金属颗粒,在真空条件下进行熔炼处理,能够使合金之间的作用更加均匀,二者联合使用,也避免了长时间加热所产生的衍生物等杂质。同时,在加热后在惰性气体保护下加入锂纳米材料,这样一是能够保持锂元素的活性,与铝进行反应,获得产品的柔韧性更好二是使得最终的产品微观组织均匀细小,结构更加均衡。再有,在加热之后再通过挤压成型,且采用多种稀土元素加入到镁合金的加工中,能够使得结构更加对称、稳定,耐高温力学性能更好,能够延长高温下镁合金材料的使用寿命。同时,还涂覆有耐腐蚀层,耐腐蚀层与镁合金结合后,能进一步增强该板材在高温下的强度,延长其使用寿命。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明提供一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5~6h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-50MPa~-20MPa,处理20~30min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为550~600℃,保温40~60min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为10~15:1,挤压的速度为0.3~0.9mm/s;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.5~3:1:5~6:3~4:80~90;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3~4份的钕,10~20份的Ni,5~10份的Al和30~40份的Nb。
在本发明的其中一个实施例中,作为优选,所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.8:1:5.5:3.5:85。
在本发明的其中一个实施例中,作为优选,所述步骤二中,所述真空压力为-35MPa,处理25min。
在本发明的其中一个实施例中,作为优选,所述步骤三中,所述加热温度为575℃,保温50min。
在本发明的其中一个实施例中,作为优选,所述步骤四中,所述惰性气体为氩气。
在本发明的其中一个实施例中,作为优选,所述步骤四中,所述挤压的压力为600~700T。
在本发明的其中一个实施例中,作为优选,所述步骤四中,所述挤压比为13:1,挤压的速度为0.6mm/s。
实施例1
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-50MPa,处理20min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为550℃,保温40min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为10:1,所述挤压的压力为650T,挤压的速度为0.3mm/s;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.5:1:5:3:80。
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3份的钕,10份的Ni,5份的Al和30份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例2
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨6h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-20MPa,处理30min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为600℃,保温60min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为15:1,,所述挤压的压力为700T,挤压的速度为0.9mm/s;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为3:1:6:4:90。
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3.5份的钕,15份的Ni,7.5份的Al和35份的Nb
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例3
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5.5h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-30MPa,处理25min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为575℃,保温50min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,所述挤压的压力为600T。挤压时的挤压比为13:1,挤压的速度为0.6mm/s;所述惰性气体为氩气。
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.8:1:5.5:3.5:85。
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:4份的钕,20份的Ni,10份的Al和40份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例4
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5.1h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-48MPa,处理21min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为560℃,保温42min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为11:1,挤压的速度为0.4mm/s,所述挤压的压力为610T;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.6:1:5.1:3.1:81;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3.1份的钕,11份的Ni,6份的Al和31份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例5
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5.2h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-46MPa,处理22min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为570℃,保温42min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为12:1,挤压的速度为0.5mm/s,所述挤压的压力为620T;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.7:1:5.2:3.2:82;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3.2份的钕,12份的Ni,6份的Al和32份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例6
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5.3h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-44MPa,处理24min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为570℃,保温48min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为13:1,挤压的速度为0.5mm/s,所述挤压的压力为640T;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.7:1:5.7:3.7:88;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3.3份的钕,13份的Ni,7份的Al和33份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例7
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5.7h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-38MPa,处理26min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为578℃,保温57min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为12:1,挤压的速度为0.6mm/s,所述挤压的压力为660T;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.8:1:5.9:3.9:89;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3.4份的钕,14份的Ni,8份的Al和34份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例8
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5.9h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-33MPa,处理25min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为570℃,保温52min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为14:1,挤压的速度为0.8mm/s,所述挤压的压力为680T;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.9:1:5.9:3.9:89;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3.5份的钕,17份的Ni,9份的Al和39份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例9
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5.4h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-39MPa,处理26min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为589℃,保温56min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为12.5:1,挤压的速度为0.7mm/s,所述挤压的压力为666T;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.8:1:5.8:3.8:88;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3.9份的钕,18份的Ni,8份的Al和37份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
实施例10
一种耐高温稀土镁合金的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5.2h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-36MPa,处理26min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为587℃,保温51min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为14:1,挤压的速度为0.6mm/s,所述挤压的压力为677T;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.7:1:5.7:3.5:85;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3.8份的钕,17份的Ni,7份的Al和34份的Nb。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
对比例
采用本领域常规的技术方法制备镁合金。
测量室温下和150℃高温下得到的镁合金的强度及延伸率。
各实施例的制备得到的镁合金的室温强度和150℃高温下的强度
由测试结果可知,依照本发明的方法制备得到的镁合金具有较高的强度,在高温下也能保持较高强度和较好韧性,可以满足现代工业对耐热镁合金材料的需求。
这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的耐高温稀土镁合金的制备方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (7)
1.一种耐高温稀土镁合金的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、将镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金利用高能球磨5~6h,得到混合粉末,之后将该混合粉末置于一真空感应熔炼炉的一坩埚内;
步骤二、对该真空感应熔炼炉进行抽真空处理,至真空压力为-50MPa~-20MPa,处理20~30min;
步骤三、于真空条件下,对所述坩埚加热,加热温度为550~600℃,保温40~60min,得到合金汤;
步骤四、于惰性气体保护下,将锂纳米粉倒入该合金汤中,并采用均质混合均匀,之后于温度100℃和搅拌条件下反应30min,然后进行挤压,待其冷却,并以挤锻方式成形加工,以形成镁合金初级产品,其中,挤压时的挤压比为10~15:1,挤压的速度为0.3~0.9mm/s;
其中,锂元素与铝元素进行结合反应,以于该镁合金初级产品材料内部析出一铝锂相;
所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.5~3:1:5~6:3~4:80~90;
步骤五、在所述镁合金初级产品的周围涂覆耐腐蚀层,所述耐腐蚀层包括如下重量份数的组分:3~4份的钕,10~20份的Ni,5~10份的Al和30~40份的Nb。
2.如权利要求1所述的耐高温稀土镁合金的制备方法,其特征在于,所述锂纳米粉、镁钇合金、镁钆合金、镁镝合金和镁铝合金的重量比例依次为2.8:1:5.5:3.5:85。
3.如权利要求1所述的耐高温稀土镁合金的制备方法,其特征在于,所述步骤二中,所述真空压力为-35MPa,处理25min。
4.如权利要求1所述的耐高温稀土镁合金的制备方法,其特征在于,所述步骤三中,所述加热温度为575℃,保温50min。
5.如权利要求1所述的耐高温稀土镁合金的制备方法,其特征在于,所述步骤四中,所述惰性气体为氩气。
6.如权利要求1所述的耐高温稀土镁合金的制备方法,其特征在于,所述步骤四中,所述挤压的压力为600~700T。
7.如权利要求1所述的耐高温稀土镁合金的制备方法,其特征在于,所述步骤四中,所述挤压比为13:1,挤压的速度为0.6mm/s。
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