CN111549268B - 一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高塑可溶Mg‑Gd基镁合金及其制备方法，一种高塑可溶Mg‑Gd基镁合金，由以下质量百分含量组成：Gd为1.0~3.0%，Ni为0.05‑0.5%，Cu≤0.02%，Fe≤0.01%，Si≤0.01%，余量为Mg。一种高塑可溶Mg‑Gd基镁合金的制备方法，包括下列步骤：预热坩埚；装炉；熔化；精炼；静置；铸造；均质化；挤压；性能测试。本发明提供了Mg‑Gd基镁合金的组分配比以及其制备方法，使得Mg‑Gd基镁合金溶解速率可达到93℃，3%Kcl，速率10‑50mg/cm2.h，使得Mg‑Gd基镁合金可溶性大大提高，并且提高了Mg‑Gd基镁合金的可塑性。本发明用于Mg‑Gd基镁合金的制备。
Description
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金是密度最小的工程结构金属材料，在汽车、医疗、国防、航空、航天等领域具有广阔的应用前景。大规模推广镁合金材料及制品对缓解能源危机、降低能耗污染、实现节能减排具有重要的战略意义。然而，由于镁自身的密排六方结构，晶体对称性低，启动不同滑移系所需的临界剪切应力存在很大差异，室温下参与变形的独立滑移系少，且易于产生变形织构，导致镁合金室温塑性差，塑性加工比较困难。因此，研发高塑性镁合金是目前镁合金工业的发展趋势，也是推动变形镁合金大规模应用的关键。
发明内容
针对上述镁合金室温塑性差的技术问题，本发明提供了一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金，由以下质量百分含量组成：Gd为1.0~3.0%，Ni为0.05-0.5%，Cu≤0.02%，Fe≤0.01%，Si≤0.01%，余量为Mg。
一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金制备方法，包括下列步骤：
S1、通过电熔炉预热坩埚；
S2、将料头、料尾、镁锭分批加入坩埚中，每次加完后在表面撒一层6号熔剂；
S3、加热电熔炉将坩埚内的材料熔化；
S4、将熔化后的材料分别进行一次精炼和二次精炼；
S5、关闭电熔炉，进行自然降温并静置；
S6、将静置后的材料进行铸造；
S7、将铸造好的材料装入热处理炉均质化，升温至420℃，保温24h；
S8、将均质化的材料进行挤压；
S9、将挤压后的材料进行性能测试。
所述S1中预热坩埚的方法为：将电熔炉的温度设定为600ºC，坩锅预热至暗红色，并向坩锅壁撒10-15Kg的RJ-6熔剂。
所述S3中熔化的方法为：包括下列步骤：
S3.1、将电熔炉的温度设定为850℃进行升温熔化，熔化时间3-5h，材料全部熔化后扒去表面浮渣，均匀的撒一层RJ-6熔剂；
S3.2、升温使温度达到740±5ºC，先扒去液体表面浮渣，然后将镁钆合金、镁镍合金加入坩埚内，用搅勺插锅底向上拉动搅拌15分钟，搅拌过程中要不断往液体的浪峰处均匀撒精炼剂，所述精炼剂为RJ-6熔剂和氟化钙，所述RJ-6熔剂和氟化钙的比例为1:1；
S3.3、搅拌完毕后用清渣勺清出锅底及表面浮渣，最后在表面均匀撒一层熔剂。
所述S4中一次精炼和二次精炼的方法为：
一次精炼：将氩气管***坩埚底以上300mm处并向上拉动，以坩埚直径八个方向调整氩气流量，一次精炼时间为30-40分钟，一次精炼过程要不断的往液体浪峰处均匀撒精炼剂，气体流量为0.04-0.08Mpa；
二次精炼：采用氩气搅拌，二次精炼时间为10-20分钟，气体流量为0.04-0.08MPa，直到镁液表面呈镜面状，二次精炼结束后，扒出表面浮渣，撒覆盖剂覆盖，转入高温静置，温度为750±5°C，时间为30分钟。
所述S5中静置的时间不低于60分钟。
所述S6中铸造的方法为：包括下列步骤：
S6.1、把砸好盘根的锅盖用行车吊在坩锅上与坩锅法兰对齐，把铸造管加热见红后缓慢放入坩锅固定好；
S6.2、铸造前保证冷却水在结晶器出水口均匀，结晶器用干燥的压缩空气吹干水气，内壁刷润滑油，铸造底座伸进结晶器中20mm-40mm；
S6.3、铸造时采用SF6和Ar2用量配比按1～4：10进行调整；
S6.4、坩埚加盖锅盖，密封，通过锅盖上的进气口，充入干燥的混合有SF6的压缩空气，压力逐步上升，利用大气压力把镁液从***液体中的导液管中，缓慢上升流出；
S6.5、对材料进行打渣；
S6.6、铸造完毕后关闭SF6和Ar2气体，铸锭在结晶器中下降至距下口10-20mm停止，结晶完毕后再脱槽。
所述S8中采用3600T挤压机进行挤压，所述挤压筒的温度为335℃，所述模具的温度为340℃，所述棒料的温度为330℃，所述挤压主缸的速度为0.6-0.8，所述挤压比为9.0-20.0。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
本发明提供了Mg-Gd基镁合金的组分配比以及其制备方法，使得Mg-Gd基镁合金溶解速率可达到93℃，3%Kcl，速率10-50mg/cm2.h，使得Mg-Gd基镁合金可溶性大大提高，并且提高了Mg-Gd基镁合金的可塑性。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金，由以下质量百分含量组成：Gd为1.0~3.0%，Ni为0.05-0.5%，Cu≤0.02%，Fe≤0.01%，Si≤0.01%，余量为Mg。
一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金制备方法，包括下列步骤：
S1、通过电熔炉预热坩埚，将电熔炉的温度设定为600ºC，坩锅预热至暗红色，并向坩锅壁撒10-15Kg的RJ-6熔剂。
S2、将料头、料尾、镁锭分批加入坩埚中，每次加完后在表面撒一层6号熔剂；
S3.1、将电熔炉的温度设定为850℃进行升温熔化，熔化时间3-5h，材料全部熔化后扒去表面浮渣，均匀的撒一层RJ-6熔剂；
S3.2、升温使温度达到740±5ºC，先扒去液体表面浮渣，然后将镁钆合金、镁镍合金加入坩埚内，用搅勺插锅底向上拉动搅拌15分钟，搅拌过程中要不断往液体的浪峰处均匀撒精炼剂，所述精炼剂为RJ-6熔剂和氟化钙，所述RJ-6熔剂和氟化钙的比例为1:1；
S3.3、搅拌完毕后用清渣勺清出锅底及表面浮渣，最后在表面均匀撒一层熔剂。
S4、将熔化后的材料分别进行一次精炼和二次精炼；
一次精炼：将氩气管***坩埚底以上300mm处并向上拉动，以坩埚直径八个方向调整氩气流量，一次精炼时间为30-40分钟，一次精炼过程要不断的往液体浪峰处均匀撒精炼剂，气体流量为0.04-0.08Mpa；
二次精炼：采用氩气搅拌，二次精炼时间为10-20分钟，气体流量为0.04-0.08MPa，直到镁液表面呈镜面状，二次精炼结束后，扒出表面浮渣，撒覆盖剂覆盖，转入高温静置，温度为750±5°C，时间为30分钟。
S5、关闭电熔炉，进行自然降温并静置，静置的时间不低于60分钟。
S6、将静置后的材料进行铸造；
S6.1、把砸好盘根的锅盖用行车吊在坩锅上与坩锅法兰对齐，把铸造管加热见红后缓慢放入坩锅固定好；
S6.2、铸造前保证冷却水在结晶器出水口均匀，结晶器用干燥的压缩空气吹干水气，内壁刷润滑油，铸造底座伸进结晶器中20mm-40mm；
S6.3、铸造时采用SF6和Ar2用量配比按1～4：10进行调整；
S6.4、坩埚加盖锅盖，密封，通过锅盖上的进气口，充入干燥的混合有SF6的压缩空气，压力逐步上升，利用大气压力把镁液从***液体中的导液管中，缓慢上升流出；
S6.5、对材料进行打渣；
S6.6、铸造完毕后关闭SF6和Ar2气体，铸锭在结晶器中下降至距下口10-20mm停止，结晶完毕后再脱槽。
S7、将铸造好的材料装入热处理炉均质化，升温至420℃，保温24h；
S8、将均质化的材料进行挤压，挤压筒的温度为335℃，模具的温度为340℃，棒料的温度为330℃，挤压主缸的速度为0.6-0.8，挤压比为9.0-20.0。
S9、将挤压后的材料进行性能测试。
实施例
实施例合金为一种Mg-Gd基镁合金，质量百分含量组成为Gd1.85%，Ni0.15%，Cu≤0.02%，Fe≤0.01%，Si≤0.01%，余量为Mg，性能测试的结果为：抗拉强度：205MPa，屈服强度：137MPa，延伸率：38.5%，溶解速率：93℃，3%Kcl，速率10-50mg/cm2.h。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金，其特征在于：由以下质量百分含量组成：Gd为1.0~3.0%，Ni为0.05-1.0%，Cu≤0.02%，Fe≤0.01%，Si≤0.01%，余量为Mg；
所述高塑可溶Mg-Gd基镁合金的制备方法，包括下列步骤：
S1、通过电熔炉预热坩埚；
S2、将料头、料尾、镁锭分批加入坩埚中，每次加完后在表面撒一层6号熔剂；
S3、加热电熔炉将坩埚内的材料熔化；
所述S3中熔化的方法为：包括下列步骤：
S3.1、将电熔炉的温度设定为850℃进行升温熔化，熔化时间3-5h，材料全部熔化后扒去表面浮渣，均匀的撒一层RJ-6熔剂；
S3.2、升温使温度达到740±5ºC，先扒去液体表面浮渣，然后将镁钆合金、镁镍合金加入坩埚内，用搅勺插埚底向上拉动搅拌15分钟，搅拌过程中要不断往液体的浪峰处均匀撒精炼剂，所述精炼剂为RJ-6熔剂和氟化钙，所述RJ-6熔剂和氟化钙的比例为1:1；
S3.3、搅拌完毕后用清渣勺清出埚底及表面浮渣，最后在表面均匀撒一层熔剂；
S4、将熔化后的材料分别进行一次精炼和二次精炼；
S5、关闭电熔炉，进行自然降温并静置；
S6、将静置后的材料进行铸造；
S7、将铸造好的材料装入热处理炉均质化，升温至420℃，保温24h；
S8、将均质化的材料进行挤压；
S9、将挤压后的材料进行性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金制备方法，其特征在于：所述S1中预热坩埚的方法为：将电熔炉的温度设定为600ºC，坩埚预热至暗红色，并向坩埚壁撒10-15Kg的RJ-6熔剂。
3.根据权利要求1所述的一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金制备方法，其特征在于：所述S4中一次精炼和二次精炼的方法为：
一次精炼：将氩气管***坩埚底以上300mm处并向上拉动，以坩埚直径八个方向调整氩气流量，一次精炼时间为30-40分钟，一次精炼过程要不断的往液体浪峰处均匀撒精炼剂，气体流量为0.04-0.08MP a；
二次精炼：采用氩气搅拌，二次精炼时间为10-20分钟，气体流量为0.04-0.08MPa，直到镁液表面呈镜面状，二次精炼结束后，扒出表面浮渣，撒覆盖剂覆盖，转入高温静置，温度为750±5°C，时间为30分钟。
4.根据权利要求1所述的一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金制备方法，其特征在于：所述S5中静置的时间不低于60分钟。
5.根据权利要求1所述的一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金制备方法，其特征在于：所述S6中铸造的方法为：包括下列步骤：
S6.1、把砸好盘根的埚盖用行车吊在坩埚上与坩埚法兰对齐，把铸造管加热见红后缓慢放入坩埚固定好；
S6.2、铸造前保证冷却水在结晶器出水口均匀，结晶器用干燥的压缩空气吹干水气，内壁刷润滑油，铸造底座伸进结晶器中20mm-40mm；
S6.3、铸造时采用SF6 和Ar2 用量配比按1～4：10进行调整；
S6.4、坩埚加盖埚盖，密封，通过埚盖上的进气口，充入干燥的混合有SF6的压缩空气，压力逐步上升，利用大气压力把镁液从***液体中的导液管中，缓慢上升流出；
S6.5、对材料进行打渣；
S6.6、铸造完毕后关闭SF6 和Ar2 气体，铸锭在结晶器中下降至距下口10-20mm停止，结晶完毕后再脱槽。
6.根据权利要求1所述的一种高塑可溶Mg-Gd基镁合金制备方法，其特征在于：所述S8中采用3600T挤压机进行挤压，挤压筒的温度为335℃，模具的温度为340℃，棒料的温度为330℃，挤压主缸的速度为0.6-0.8mm/s，挤压比为9.0-20.0。
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