專利名稱：一種Sn、Si復(fù)合強(qiáng)化的新型耐熱鎂合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料及冶金技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種合金,尤其涉及一種Sn、Si復(fù)合強(qiáng)化的新型耐熱鎂合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂及鎂合金作為目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其較高的比強(qiáng)度、比剛度，良好的抗磁干擾性，高的電負(fù)性和導(dǎo)熱性，成為21世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ慕饘俨牧现?，被廣泛用于航空航天、現(xiàn)代汽車、便攜電子產(chǎn)品等行業(yè)。目前，AZ和AM兩個(gè)Mg-Al系鎂合金被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)，其中最具代表性的AZ91D鎂合金因其具有較高的室溫強(qiáng)度，良好的鑄造工藝性能和切削加工性及優(yōu)良的耐蝕性和成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為目前使用最廣泛的商業(yè)鑄造鎂合金。但是，對于Mg-Al系鎂合金來說當(dāng)服役溫度超過120°C以后，合金組織中的主要的強(qiáng)化相β-Mg17Al12開始軟化，不能起到釘扎晶界和抑制高溫晶界區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，使得合金強(qiáng)度·和抗蠕變性能大幅度下降。因而難以作為高溫環(huán)境下長期使用的部件，大大限制了其使用范圍。因此，進(jìn)一步提高鎂合金的高溫性能成為鎂合金領(lǐng)域的重要研究方向。目前，耐熱鎂合金的研究和開發(fā)主要集中在鎂-鋁系、鎂-鋅系和鎂-稀土系合金，并且通過添加合金元素、熱處理工藝以及鎂基復(fù)合強(qiáng)化和快速凝固、粉末冶金法等手段進(jìn)行強(qiáng)化，以提高鎂合金的室溫和高溫性能。對于鎂-鋁系合金而言，通過向合金中添加Si、Ca、Sb、RE等元素中的一種或多種，通過在晶界析出細(xì)小而彌散的析出相，以阻止晶界滑移提高其耐熱性能或形成高熔點(diǎn)相，使其熱穩(wěn)定性更高。如王建利公開的專利《高強(qiáng)韌耐熱Mg-Al-RE-Mn變形鎂合金及其板材的制備方法》(申請?zhí)?01010616893. 4，公開號CN102051509A,
公開日2011. 5. 11)和劉子利公開的專利《高強(qiáng)韌耐熱耐蝕稀土鎂合金及其制備方法》(申請?zhí)?201110044827. 9，公開號:CN1021276699A，
公開日:2011. 7. 20)都能夠有效地提高合金的耐熱性能。但是，合金組織中依然存在大量的β-Mg17Al12相，使得合金中高溫強(qiáng)化相的作用減弱，合金的高溫性能不能有效提高。另外，由于昂貴的稀土元素的使用提高了合金的成本，不利于實(shí)際推廣應(yīng)用。第三，由于鋁元素的存在，會(huì)形成含鋁一稀土脆性相，這對于合金的綜合性能的提高不利。對于Mg-Zn系合金，通過加入稀土元素生能夠于基體形成δ (Mg)和鋅-稀土化合物的共晶體，細(xì)小的含稀土的高溫相能夠有效提高合金的強(qiáng)度和高溫性能。如周天承公開的專利《耐熱鎂合金及其制備方法》(申請?zhí)?01010209256. 5，公開號:CN101880806A，
公開日:2010. 11. 10)，雖然也能獲得較高的高溫性能，但是對于Mg-Zn系合金來說，Mg-Zn共晶溫度只有為437°C，并且Mg7Zn3作為亞穩(wěn)相分布在晶界，對合金的力學(xué)性影響較大，但亞穩(wěn)相Mg7Zn3易分解成穩(wěn)定相MgZn。因此,合金耐熱性能的提高受到限制。而鎂-稀土系合金為基礎(chǔ)制備高溫性能優(yōu)異的鎂合金占居多。何上明公開的專利《高強(qiáng)度耐熱鎂合金及其制備方法》(申請?zhí)?00510025251. 6，公開號CN1676646A，
公開日2005. 10. 5)其制備的高強(qiáng)度耐熱鎂合金中稀土的含量為6_15%Gd、1-6%Y，合金的強(qiáng)度和高溫性能優(yōu)異。李大全公開的專利《高強(qiáng)度耐熱鎂合金及其制備方法》(申請?zhí)?00610024085. 2，公開號CN1814837A，
公開日:2006. 8. 9)制備的高強(qiáng)耐熱鎂合金中稀土元素Y的含量為12% (Wt. %)，該合金的室溫抗拉強(qiáng)度為365MPa，200°C的抗拉強(qiáng)度為331MPa，250°C的抗拉強(qiáng)度為312MPa。董麗君等人(董麗君，吳安如，王克龍，賀佳，蔣斌.Mg-11. 8Gd-2. 8Y-0. 44Zr耐熱鎂合金熱壓縮變形行為研究.特種鑄造及有色合金，2010, 30(10) :955-957)制備的Mg-11. 8Gd_2. 8Y-0. 44Zr合金也具有較高的高溫蠕變性能。不難看出，上述公開的專利和文獻(xiàn)中所制備的高溫耐熱鎂合金中添加大量的稀土元素，而稀土元素不僅價(jià)格昂貴，而且比重大，將稀土元素作為主加元素制備耐熱鎂合金將導(dǎo)致材料成本大幅提高，不利于獲得廉價(jià)的具有高溫力學(xué)性能的鎂合金的生產(chǎn)和推廣。隨著對耐熱鎂合金進(jìn)一步深入研究，非Al、Zn耐熱鎂合金漸漸地引起研究者的關(guān)注，其中Sn元素和Si元素成為開發(fā)潛在耐熱鎂合金的首選元素。Mg-Sn合金的共晶轉(zhuǎn)變溫度為561. 2°C，并且Sn在Mg中的最大固溶度為14. 85wt%,當(dāng)溫度降到200°C時(shí)其固溶度不到O. 45wt%，可見Sn在Mg中的固溶度隨溫度降低快速減少，所以可以通過固溶時(shí)效處理，強(qiáng)化基體，提高合金的強(qiáng)度。同時(shí)，Sn和Mg形成Mg2Sn相，該相熔點(diǎn)為771. 5°C，屬于立方晶系，顯微硬度為119HV，所以Mg2Sn相能夠有效提高合金的室溫和高溫強(qiáng)度。Si可以和Mg形成Mg2Si相，該相為CaF2型面心立方晶體結(jié)構(gòu)，具有高熔點(diǎn)(1087°C)、高硬度(HVa5460)、 高彈性模量(120GPa)、低密度(1.99g · cm_3)、低熱膨脹系數(shù)(7. 5 X KT6IT1)和較好的耐磨性、優(yōu)良的高溫性能和熱穩(wěn)定性，通過晶界處形成細(xì)小彌散分布的穩(wěn)定析出相Mg2Si來強(qiáng)化基體，夠釘扎位錯(cuò)，延緩裂紋發(fā)生提高合金強(qiáng)度和延伸率。Mg2Si相在鎂合金中的形態(tài)隨著Si含量的不同，呈漢字狀、枝晶狀及初生塊狀，并且Mg2Si顆粒極易粗化，粗大的Mg2Si顆粒將極大地惡化材料的力學(xué)性，為了獲得細(xì)小而彌散的Mg2Si顆粒強(qiáng)化相，常采用變質(zhì)處理，快速凝固和噴射沉積，機(jī)械合金化、非晶晶化和固溶處理等。杜軍公開的專利《不含Al的耐熱鎂合金及其制備方法》(申請?zhí)?01010291252. 6，公開號CN101982553A，
公開日2011. 03. 02)、《一種Mg-Sn-Si-La系耐熱鎂合金及其制備方法》(申請?zhí)?01010291241. 8，公開號CN101948975A，
公開日2011.01. 19)通過利用Ca和La元素對合金中漢字狀Mg2Si相進(jìn)行變質(zhì)處理。但是，添加一些元素作為變質(zhì)劑對于初生塊狀Mg2Si細(xì)化不明顯，并且加入大量的Ca、La元素，會(huì)使合金產(chǎn)生熱裂和提高成本，并且降低合金的耐蝕性，所以通過合金化及微合金變質(zhì)處理受到限制。李新林公開的專利《Mg-Si-Sn系鎂合金及變質(zhì)其中漢字狀共晶Mg2Si相的熱處理工藝》(申請?zhí)?00710144699. 9，公開號:CN101161840A，
公開日2008. 04. 16)通過高溫?zé)崽幚硎侄螌g2Si相進(jìn)行細(xì)化，其熱處理溫度高達(dá)49(T550°C，難免會(huì)對鎂合金產(chǎn)生過熱或者過燒現(xiàn)象而造成晶粒粗大，并且對于體積較大的鎂合金鑄件該溫度更不可取。另外，以上專利中合金中的Si都是以純Si的形式加入，由于Si的熔點(diǎn)和密度與鎂相差較大，在熔配合金時(shí)存在一定難度，所以采用一種新的加入方式會(huì)更有實(shí)用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種Sn、Si復(fù)合強(qiáng)化的新型耐熱鎂合金，具有比現(xiàn)有技術(shù)制備的鎂合金高的室溫強(qiáng)度及更加優(yōu)異的高溫性能，同時(shí)制備方法簡單，成本低廉。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種Sn、Si復(fù)合強(qiáng)化的新型耐熱鎂合金，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成Sn 3-6%, Si :0. 5-3. 5%，余量為Mg，以上各組分質(zhì)量百分比總和為100%。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述鎂合金的制備方法，按照以下步驟實(shí)施
步驟1，分別稱取鎂錠、SiO2和Sn，使其滿足以下質(zhì)量百分比3_6%的Sn，O. 5-3. 5%的Si，余量為Mg，以上各組分質(zhì)量百分比總和為100% ；步驟2，將SiO2在200 450°C的溫度條件下烘干，烘干時(shí)間為O. 5 2. 5小時(shí)；步驟3，在鎂錠上鉆孔，孔徑的大小以能填充入所需的SiO2為準(zhǔn)，將經(jīng)步驟2烘干好的SiO2置于鉆好的孔中，并用鎂塊將孔封?。徊襟E4，將步驟3處理過的鎂錠以及步驟I稱量好的Sn —同放置于坩堝內(nèi)進(jìn)行加熱熔化；步驟5，當(dāng)金屬全部熔化后，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間為5 10分鐘，使合金充分混合，然后進(jìn)行扒渣澆鑄，制成鎂合金坯；步驟6，將步驟4所制備的鎂合金坯進(jìn)行熱處理，之后通過擠壓或軋制制成棒材或 板材。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，步驟I中所述SiO2為SiO2粉末或SiO2顆粒，SiO2粉末的粒徑為3-100 μ m, SiO2顆粒的粒徑為O. 5-1. 5mm。步驟4熔化過程中采用Ar氣作為保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)。步驟4熔化過程中使用RJ-2熔劑保護(hù)條件下進(jìn)行加熱熔化。步驟4熔化過程中采用真空熔煉爐進(jìn)行熔化，熔化充入氬氣作為保護(hù)氣體。步驟5中攪拌方式為機(jī)械攪拌。步驟5中攪拌方式為通入氬氣進(jìn)行攪拌。步驟6中所述熱處理具體為在溫度400-480°C保溫6_18小時(shí)進(jìn)行固溶處理，然后用冷水或者油淬火，之后在180-260°C保溫8-24小時(shí)進(jìn)行人工時(shí)效處理。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明將廉價(jià)的Sn和石英粉作為原料，通過與Mg反應(yīng)生成Mg2Sn及Mg2Si高溫相進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化提高合金的耐熱性能，并通過擠壓細(xì)化組織進(jìn)一步提高合金的力學(xué)性能。


圖I為本發(fā)明的制備方法實(shí)施例I的合金鑄態(tài)微觀組織照片；圖2是本發(fā)明的制備方法實(shí)施例I的合金時(shí)效后微觀組織照片；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的合金鑄態(tài)微觀組織照片；圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的合金時(shí)效后微觀組織照片；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的合金的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種Sn、Si復(fù)合強(qiáng)化的新型耐熱鎂合金，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成Sn 3-6%, Si :0. 5-3. 5%，余量為Mg，以上各組分質(zhì)量百分比總和為100%。本發(fā)明還提供上述鎂合金的制備方法，通過Sn、Si復(fù)合強(qiáng)化提高合金的耐熱性能，如圖I所示，按照以下步驟實(shí)施步驟1，分別稱取鎂錠、SiO2和Sn，使其滿足以下質(zhì)量百分比3_6%的Sn，O. 5-3. 5%的Si，余量為Mg，以上各組分質(zhì)量百分比總和為100% ;其中SiO2為SiO2粉末或SiO2顆粒，即石英粉或石英顆粒，SiO2粉末的粒徑為3-100 μ m, SiO2顆粒的粒徑為O. 5-1. 5mm ；步驟2，將SiO2在200 450°C的溫度條件下烘干，烘干時(shí)間為O. 5 2. 5小時(shí)；步驟3，在鎂錠上鉆孔，孔徑的大小以能填充入所需的SiO2為準(zhǔn)，將經(jīng)步驟2烘干好的SiO2置于鉆好的孔中，并用鎂塊將孔封??；步驟4，將步驟3處理過的鎂錠以及步驟I稱量好的Sn —同放置于坩堝內(nèi)進(jìn)行加熱熔化，熔化過程中可采用Ar氣作為保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，或者使用RJ-2熔劑保護(hù)條件下進(jìn)行加熱熔化，也可以采用真空熔煉爐進(jìn)行熔化，熔化充入氬氣作為保護(hù)氣體；步驟5，當(dāng)金屬全部熔化后，進(jìn)行機(jī)械攪拌或通入氬氣進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為5 10分鐘，使合金充分混合，然后進(jìn)行扒渣澆鑄，制成鎂合金坯；步驟6，將步驟4所制備的鎂合金坯先在溫度400-480°C保溫6_18小時(shí)進(jìn)行固溶處理，然后用冷水或者油淬火，確保合金組織中Mg2Sn相能夠完全固溶，然后進(jìn)行人工時(shí)效，·時(shí)效工藝為在180-260°C保溫8-24小時(shí)進(jìn)行人工時(shí)效處理，時(shí)效的目的是確保Mg2Sn能夠彌散的析出，Mg2Si得到球化，最后通過擠壓或軋制制成棒材或板材。本發(fā)明中Si是以石英粉或石英砂形式加入，通過石英粉或石英砂與純鎂發(fā)生原位放熱自生反應(yīng)獲得Mg2Si相。根據(jù)熱力學(xué)第一、第二定律，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)自由能AG〈0時(shí)，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。鎂和SiO2在高溫熔煉時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)2Mg+Si02 — 2Mg0+Si(I)2Mg+Si — Mg2Si(2)以上兩個(gè)反應(yīng)合為一個(gè)總反應(yīng)為4Mg+Si02 — 2Mg0+Mg2Si(3)該反應(yīng)體系的吉布斯自由能變化值為負(fù)值，因此可得該反應(yīng)在熔煉溫度以內(nèi)(400 0C -800 0C )可以自發(fā)反應(yīng)。本發(fā)明中Mg2Si的球化是通過180_260°C保溫8_24小時(shí)時(shí)效來實(shí)現(xiàn)。有效的避免合金在高溫下發(fā)生過熱或過燒現(xiàn)象。本發(fā)明中通過調(diào)整各組成元素配比，運(yùn)用普通熔鑄工藝即可制備出價(jià)格低廉的新型耐熱鎂合金。該鎂合金不僅具有優(yōu)異的室溫強(qiáng)度和高溫拉伸性能，并且具有較好的塑性變形能力和熱加工性能。其室溫抗拉強(qiáng)度250-300MPa，延伸率6-12% ;在280°C條件下，其抗拉強(qiáng)度220-260MPa，延伸率15_22%。本發(fā)明的制備的鎂合金中Si是以石英粉或石英砂形式加入，通過石英粉或石英砂與純鎂發(fā)生原位放熱自生反應(yīng)獲得Mg2Si相。通過添加Sn、Si與Mg生成Mg2SruMg2Si高溫強(qiáng)化相，通過T6處理使Mg2Sn相彌散析出，Mg2Si相得到球化。并對其進(jìn)行擠壓變形進(jìn)一步細(xì)化強(qiáng)化相和組織，實(shí)現(xiàn)多種強(qiáng)化機(jī)制的共同強(qiáng)化，有效提高合金的強(qiáng)度和耐熱性能，得到一種低成本高性能的新型耐熱鎂合金。實(shí)施例I合金成分按重量百分比組成為3%Sn，Si%l，其余為Mg及不可避免的雜質(zhì)。合金熔鑄工藝為將粒徑為3-100 μ m的SiO2粉末在250°C的溫度條件下烘干，烘干時(shí)間為I. 5小時(shí)，烘干后的SiO2粉末備用。將工業(yè)純鎂錠鋸割成小塊，尺寸以能放入坩堝為準(zhǔn)，在鋸割好的鎂錠上鉆孔，孔徑的大小以能填充入所需的SiO2粉末為準(zhǔn)；按照配比稱量鉆孔后的鎂錠質(zhì)量；將SiO2粉末填充于鎂錠上的鉆孔內(nèi)。將該鑄錠所鉆孔朝上放置于坩堝內(nèi)并加入將所需的Sn進(jìn)行加熱到750°C進(jìn)行熔化，熔化過程中在Ar氣保護(hù)條件下進(jìn)行。當(dāng)AZ91鎂合金全部熔化后采用機(jī)械攪拌5分鐘，靜置10分鐘后扒渣澆注鑄。合金鑄態(tài)微觀組織如圖I所
/Jn ο鑄態(tài)合金熱處理工藝為480°C固溶處理10小時(shí)冷水淬，260°C等溫時(shí)效16小時(shí)，然后通過擠壓或軋制制成棒材或板材。合金時(shí)效后微觀組織如圖2所示。本實(shí)施例所得的高強(qiáng)耐熱鎂合金，其室溫抗拉強(qiáng)度為256MPa，延伸率為7. 2% ;在280°C條件下的抗拉強(qiáng)度為230MPa，延伸率為16. 5%。實(shí)施例2合金成分按重量百分比組成為5%Sn，Si%0. 5，其余為Mg及不可避免的雜質(zhì)。 合金熔鑄工藝為將粒徑為3-100 μ m的SiO2粉末在200°C的溫度條件下烘干，烘干時(shí)間為2. 5小時(shí)，烘干后的SiO2粉末備用。將工業(yè)純鎂錠鋸割成小塊，尺寸以能放入坩堝為準(zhǔn)，在鋸割好的鎂錠上鉆孔，孔徑的大小以能填充入所需的SiO2粉末為準(zhǔn)；按照配比稱量鉆孔后的鎂錠質(zhì)量；將SiO2粉末填充于鎂錠上的鉆孔內(nèi)。將該鑄錠所鉆孔朝上放置于坩堝內(nèi)并加入將所需的Sn進(jìn)行加熱到750°C進(jìn)行熔化，熔化過程中在Ar氣保護(hù)條件下進(jìn)行。當(dāng)AZ91鎂合金全部熔化后采用機(jī)械攪拌7分鐘，靜置10分鐘后扒渣澆注鑄。合金鑄態(tài)微觀組織如圖3所
/Jn ο鑄態(tài)合金熱處理工藝為400°C固溶處理18小時(shí)冷水淬，240°C等溫時(shí)效20小時(shí)，然后通過擠壓或軋制制成棒材或板材。合金時(shí)效后微觀組織如圖4所示。本實(shí)施例所得的高強(qiáng)耐熱鎂合金的XRD圖譜如圖5所示，其室溫抗拉強(qiáng)度為282MPa，延伸率為12% ;在280°C條件下的抗拉強(qiáng)度為256MPa，延伸率為21. 5%。實(shí)施例3合合金成分按重量百分比組成為6%Sn，Si%l. 5，其余為Mg及不可避免的雜質(zhì)。合金熔鑄工藝為將粒徑為O. 5-1. 5mm的SiO2顆粒在450°C的溫度條件下烘干，烘干時(shí)間為O. 5小時(shí)，烘干后的SiO2顆粒備用。將工業(yè)純鎂錠鋸割成小塊，尺寸以能放入坩堝為準(zhǔn)，在鋸割好的鎂錠上鉆孔，孔徑的大小以能填充入所需的SiO2粉末為準(zhǔn)；按照配比稱量鉆孔后的鎂錠質(zhì)量；將SiO2顆粒填充于鎂錠上的鉆孔內(nèi)。將該鑄錠所鉆孔朝上放置于坩堝內(nèi)并加入將所需的Sn進(jìn)行加熱到750°C進(jìn)行熔化，熔化過程中在Ar氣保護(hù)條件下進(jìn)行。當(dāng)AZ91鎂合金全部熔化后采用機(jī)械攪拌10分鐘，靜置10分鐘后扒渣澆注鑄。鑄態(tài)合金熱處理工藝為460°C固溶處理10小時(shí)冷水淬，260°C等溫時(shí)效8小時(shí)，然后通過擠壓或軋制制成棒材或板材。本實(shí)例所得的高強(qiáng)耐熱鎂合金，其室溫抗拉強(qiáng)度為285MPa，延伸率為9. 8%;在280°C條件下的抗拉強(qiáng)度為241MPa，延伸率為19. 6%。實(shí)施例4合合金成分按重量百分比組成為5%Sn，Si%3. 5，其余為Mg及不可避免的雜質(zhì)。合金熔鑄工藝為將粒徑為O. 5-1. 5mm的SiO2顆粒在250°C的溫度條件下烘干，烘干時(shí)間為I. 5小時(shí)，烘干后的SiO2粉末備用。將工業(yè)純鎂錠鋸割成小塊，尺寸以能放入坩堝為準(zhǔn)，在鋸割好的鎂錠上鉆孔，孔徑的大小以能填充入所需的SiO2粉末為準(zhǔn)；按照配比稱量鉆孔后的鎂錠質(zhì)量；將SiO2顆粒填充于鎂錠上的鉆孔內(nèi)。將該鑄錠所鉆孔朝上放置于坩堝內(nèi)并加入將所需的Sn進(jìn)行加熱到750°C進(jìn)行熔化，熔化過程中在Ar氣保護(hù)條件下進(jìn)行。當(dāng)AZ91鎂合金全部熔化后采用機(jī)械攪拌5分鐘，靜置10分鐘后扒渣澆注鑄。鑄態(tài)合金熱處理工藝為480°C固溶處理6小時(shí)冷水淬，180°C等溫時(shí)效24小時(shí)，然后通過擠壓或軋制制成棒材或板材。
本實(shí)例所得的高強(qiáng)耐熱鎂合金，其室溫抗拉強(qiáng)度為291MPa，延伸率為9% ;在280°C條件下的抗拉強(qiáng)度為258MPa，延伸率為17. 5%。
權(quán)利要求
1.一種Sn、Si復(fù)合強(qiáng)化的新型耐熱鎂合金，其特征在于，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成Sn 3-6%, Si :0. 5-3. 5%，余量為Mg，以上各組分質(zhì)量百分比總和為100%。
2.—種權(quán)利要求I所述鎂合金的制備方法，其特征在于，按照以下步驟實(shí)施 步驟1，分別稱取鎂錠、SiO2和Sn，使其滿足以下質(zhì)量百分比3-6%的Sn，O. 5-3. 5%的Si，余量為Mg，以上各組分質(zhì)量百分比總和為100% ； 步驟2，將SiO2在200 450°C的溫度條件下烘干，烘干時(shí)間為O. 5 2. 5小時(shí)； 步驟3，在鎂錠上鉆孔，孔徑的大小以能填充入所需的SiO2為準(zhǔn)，將經(jīng)步驟2烘干好的SiO2置于鉆好的孔中，并用鎂塊將孔封??； 步驟4，將步驟3處理過的鎂錠以及步驟I稱量好的Sn —同放置于坩堝內(nèi)進(jìn)行加熱熔化； 步驟5，當(dāng)金屬全部熔化后，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間為5 10分鐘，使合金充分混合，然后進(jìn)行扒渣澆鑄，制成鎂合金坯； 步驟6，將步驟5所制備的鎂合金坯進(jìn)行熱處理，之后通過擠壓或軋制制成棒材或板材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟I中所述SiO2為SiO2粉末或SiO2顆粒，SiO2粉末的粒徑為3-100 μ m，SiO2顆粒的粒徑為O. 5-1. 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟4熔化過程中采用Ar氣作為保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟4熔化過程中使用RJ-2熔劑保護(hù)條件下進(jìn)行加熱熔化。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟4熔化過程中采用真空熔煉爐進(jìn)行 熔化，熔化充入氬氣作為保護(hù)氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所屬的制備方法，其特征在于，步驟5中攪拌方式為機(jī)械攪拌。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所屬的制備方法，其特征在于，步驟5中攪拌方式為通入氬氣進(jìn)行攪拌。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟6中所述熱處理具體為在溫度400-480°C保溫6-18小時(shí)進(jìn)行固溶處理，然后用冷水或者油淬火，之后在180_260°C保溫8-24小時(shí)進(jìn)行人工時(shí)效處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Sn、Si復(fù)合強(qiáng)化的新型耐熱鎂合金，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成Sn3-6%，Si0.5-3.5%，余量為Mg。其制備方法為先稱取鎂錠、SiO2和Sn，將SiO2烘干；在鎂錠上鉆孔，將烘干好的SiO2置于鉆好的孔中，并用鎂塊將孔封??；將鎂錠以及Sn一同放置于坩堝內(nèi)進(jìn)行加熱熔化；當(dāng)金屬全部熔化后，進(jìn)行攪拌，然后進(jìn)行扒渣澆鑄，制成鎂合金坯；將鎂合金坯進(jìn)行熱處理，之后通過擠壓或軋制制成棒材或板材。通過添加Sn、Si與Mg生成Mg2Sn、Mg2Si高溫強(qiáng)化相，通過T6處理使Mg2Sn相彌散析出，Mg2Si相得到球化。并對其進(jìn)行擠壓變形進(jìn)一步細(xì)化強(qiáng)化相和組織，實(shí)現(xiàn)多種強(qiáng)化機(jī)制的共同強(qiáng)化，有效提高合金的強(qiáng)度和耐熱性能，得到一種低成本高性能的新型耐熱鎂合金。
文檔編號C22F1/06GK102888544SQ20121033427
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者徐春杰, 屠濤, 余玲, 張忠明 申請人:西安理工大學(xué)