一種抗蠕變鎂合金及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種抗蠕變鎂合金，按照重量百分比含量含有：Cu：1.3-1.5%，Ca：2.3-4.3%，Sc：1.1-1.26%，Al：5.2-5.4%，Rb：3.2-3.8%，Ce：0.1-0.4%，Be：3.2-3.8%，Ho：0.3-0.9%，Ta：0.9-2.1%，Ba：1.4-1.6%，Sb：3.2-4.8%，Er：1.2-1.4%，Tm：0.4-0.6%，Th：0.7-0.9%，余量為Mg。本發(fā)明還提出該合金的制備方法。本合金具有良好力學(xué)性能和抗蠕變性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種抗蠕變鎂合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鎂合金材料領(lǐng)域，尤其是一種抗蠕變鎂合金及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點(diǎn)是：密度?。?. 8g/cm3鎂合 金左右)，比強(qiáng)度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有 機(jī)物和堿的腐蝕性能好同時(shí)易于回收利用，所以被譽(yù)為21世紀(jì)"綠色結(jié)構(gòu)材料"。但目前由 于現(xiàn)有鎂合金的高溫抗蠕變性能差，長(zhǎng)期工作溫度不能超過(guò)120°C，因此極大地阻礙了鎂合 金的進(jìn)一步應(yīng)用。也正是由于這樣，國(guó)內(nèi)外對(duì)于具有高溫抗蠕變性能的耐熱鎂合金的研究 開(kāi)發(fā)給予了高度重視，并先后試制研究了多系列的耐熱鎂合金。然而，在研究的耐熱鎂合金 中，真正得到實(shí)際應(yīng)用的很少，且即使這些得到應(yīng)用的耐熱鎂合金也因?yàn)榇嬖诟髯圆煌?問(wèn)題而使其應(yīng)用受到不同程度的限制。因此，有必要進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)新型的耐熱鎂合金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種抗蠕變鎂合金。它能滿足較高力學(xué)性能和高溫抗蠕變 性能的要求，具有比現(xiàn)有鎂合金高得多的抗腐蝕性能。
[0004] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種抗蠕變鎂合金的制備方法。
[0005] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種抗蠕變鎂合金，按照重量百分比含量含有：Cu :1. 3-1. 5%，Ca :2. 3-4. 3%，Sc : 1. 1-1. 26%, A1 ：5. 2-5. 4%, Rb ：3. 2-3. 8%, Ce ：0. l-〇. 4%, Be ：3. 2-3. 8%, Ho ：0. 3-0. 9%, Ta ： 0· 9-2. 1%，Ba :1. 4-1. 6%，Sb :3. 2-4. 8%，Er :1. 2-1. 4%，Tm :0· 4-0. 6%，Th :0· 7-0. 9%，余量為 Mg。
[0006] 更進(jìn)一步地，按照重量百分比含量含有：Cu :1. 5%，Ca :4. 3%，Sc :1. 26%，A1 :5. 4%， Rb ：3. 8%, Ce ：0. 4%, Be ：3. 8%, Ho ：0. 9%, Ta ：2. 1%, Ba ：1. 6%, Sb ：4. 8%, Er ：1. 4%, Tm ：0. 6%, Th :0.9%，余量為 Mg。
[0007] 所述的抗蠕變鎂合的制備方法，包括以下步驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg- Cu中間 合金、純A1錠、純Sc、Al- Ca中間合金、Al- Rb中間合金、Al- Ce中間合金、Mg- Be中間合 金、Mg- Ho中間合金、純Ta、Al- Ba中間合金、Al- Sb中間合金、純Er、Al- Tm中間合金、 Al- Th中間合金； (2) 熔煉：將電阻爐預(yù)熱至450?500°C，然后放入純Mg錠，同時(shí)進(jìn)行加熱并通入氬氣 保護(hù)氣氛，待純鎂錠完全熔化，溫度升至900?980°C，再加入Mg- Cu中間合金、純A1錠、 純Sc、Al- Ca中間合金、Al- Rb中間合金、Al- Ce中間合金、Mg- Be中間合金、Mg- Ho中 間合金、純Ta、Al- Ba中間合金、Al- Sb中間合金、純Er、Al- Tm中間合金、Al- Th中間合 金，待所有原料完全熔化后進(jìn)行攪拌，使合金成分均勻； (3) 精煉：使熔煉爐升溫至820?860°C對(duì)合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精 煉劑，精煉時(shí)間為12?20分鐘，精煉完后在800?820°C保溫靜置10?20分鐘，所述鎂合 金精煉劑的組成為：碳酸鈣：18?26% ;碳酸鎂：35?45% ;余量為碳酸錳； (4) 澆鑄：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱溫度為450?500°C的鐵模具中，澆鑄溫 度為810?830°C ;鑄件規(guī)格為Φ800πιπι，長(zhǎng)度為6000mm ; (5) 熱處理：將鑄件在480-500°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固溶處理，固溶處理時(shí)間為30?36 小時(shí)，然后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到300°C的電阻爐中人工時(shí)效36小時(shí)，制得鎂合 金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開(kāi)坯：加熱坯料至溫度為560?760°C保溫3?4h ;進(jìn)行兩 向鍛造開(kāi)述，鍛造成厚度為70?80mm的厚板；道次壓下量為15?17%,每1道次鍛造后退 火1. 0h，退火溫度為600?620°C ;b.加熱軋輥至溫度為400?420°C ;c.加熱厚板至溫 度為500?510°C，保溫40?60分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成50? 60mm薄板，乳棍速度為lm/s?1. 2m/s ;每道次乳制壓下量為15?17%，每道次乳制后回爐 退火，退火溫度為500?530°C，退火時(shí)間為50?60分鐘； (7) 軋后熱處理：將軋后的薄板進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫度為 320?350°C，保溫時(shí)間為40?45h ;再在220?280°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為 40 ?45h。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明的鎂合金能滿足較高力學(xué)性能和高溫抗蠕變性能的要 求，具有比現(xiàn)有鎂合金高得多的抗腐蝕性能。

【具體實(shí)施方式】 [0009] 實(shí)施例1 一種抗蠕變鎂合金，按照重量百分比含量含有：一種抗蠕變鎂合金，按照重量百分比含 量含有：Cu :1· 3%，Ca :2· 3%，Sc :1. 1%，A1 :5· 2%，Rb :3· 2%，Ce :0· 1%，Be :3· 2%，Ho :0· 3%，Ta : 0. 9%，Ba :1. 4%，Sb :3. 2%，Er :1. 2%，Tm :0. 4%，Th :0. 7%，余量為 Mg，其制備方法包括以下步 驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg- Cu中間 合金、純A1錠、純Sc、Al- Ca中間合金、Al- Rb中間合金、Al- Ce中間合金、Mg- Be中間合 金、Mg- Ho中間合金、純Ta、Al- Ba中間合金、Al- Sb中間合金、純Er、Al- Tm中間合金、 Al- Th中間合金； (2) 熔煉：將電阻爐預(yù)熱至450°C，然后放入純Mg錠，同時(shí)進(jìn)行加熱并通入氬氣保護(hù)氣 氛，待純鎂錠完全熔化，溫度升至900°C，再加入Mg- Cu中間合金、純A1錠、純Sc、Al- Ca 中間合金、Al- Rb中間合金、Al- Ce中間合金、Mg- Be中間合金、Mg- Ho中間合金、純Ta、 Al- Ba中間合金、Al- Sb中間合金、純Er、Al- Tm中間合金、Al- Th中間合金，待所有原料 完全熔化后進(jìn)行攪拌，使合金成分均勻； (3) 精煉：使熔煉爐升溫至820°C對(duì)合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉劑， 精煉時(shí)間為12分鐘，精煉完后在800°C保溫靜置10分鐘，所述鎂合金精煉劑的組成為：碳 酸隹丐：18% ;碳酸緩：35% ;余量為碳酸猛； (4) 澆鑄：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱溫度為450°C的鐵模具中，澆鑄溫度為 810°C ;鑄件規(guī)格為Φ800ι?πι，長(zhǎng)度為6000mm ; (5) 熱處理：將鑄件在480°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固溶處理，固溶處理時(shí)間為30小時(shí)，然后 進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到300°C的電阻爐中人工時(shí)效36小時(shí)，制得鎂合金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開(kāi)坯：加熱坯料至溫度為560°C保溫3h ;進(jìn)行兩向鍛造開(kāi) 述，鍛造成厚度為70mm的厚板；道次壓下量為15%,每1道次鍛造后退火1. Oh,退火溫度為 600°C;b.加熱軋輥至溫度為400°C;c.加熱厚板至溫度為500°C，保溫40分鐘后，采用多 道次小變形量的方法將厚板軋制成50mm薄板，乳輥速度為lm/s ;每道次軋制壓下量為15%， 每道次乳制后回爐退火，退火溫度為500°C,退火時(shí)間為50分鐘； (7) 軋后熱處理：將軋后的薄板進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫度為 320°C，保溫時(shí)間為40h ;再在220°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為40h。
[0010] 實(shí)施例2 : 一種抗蠕變鎂合金，按照重量百分比含量含有：Cu :1. 4%，Ca :3. 3%，Sc :1. 2%，A1 :5. 3%， Rb ：3. 5%, Ce ：0. 2%, Be ：3. 6%, Ho ：0. 6%, Ta ：2. 0%, Ba ：1. 5%, Sb ：4. 0%, Er ：1. 3%, Tm ：0. 5%, Th :0. 8%，余量為Mg，所述的抗蠕變鎂合的制備方法，包括以下步驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg- Cu中間 合金、純A1錠、純Sc、Al- Ca中間合金、Al- Rb中間合金、Al- Ce中間合金、Mg- Be中間合 金、Mg- Ho中間合金、純Ta、Al- Ba中間合金、Al- Sb中間合金、純Er、Al- Tm中間合金、 Al- Th中間合金； (2) 熔煉：將電阻爐預(yù)熱至475°C，然后放入純Mg錠，同時(shí)進(jìn)行加熱并通入氬氣保護(hù)氣 氛，待純鎂錠完全熔化，溫度升至940°C，再加入Mg- Cu中間合金、純A1錠、純Sc、Al- Ca 中間合金、Al- Rb中間合金、Al- Ce中間合金、Mg- Be中間合金、Mg- Ho中間合金、純Ta、 Al- Ba中間合金、Al- Sb中間合金、純Er、Al- Tm中間合金、Al- Th中間合金，待所有原料 完全熔化后進(jìn)行攪拌，使合金成分均勻； (3) 精煉：使熔煉爐升溫至840°C對(duì)合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉劑， 精煉時(shí)間為16分鐘，精煉完后在810°C保溫靜置15分鐘，所述鎂合金精煉劑的組成為：碳 酸隹丐：22% ;碳酸緩：40% ;余量為碳酸猛； (4) 澆鑄：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱溫度為475°C的鐵模具中，澆鑄溫度為 820°C ;鑄件規(guī)格為Φ800πιπι，長(zhǎng)度為6000mm ; (5) 熱處理：將鑄件在490°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固溶處理，固溶處理時(shí)間為33小時(shí)，然后 進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到300°C的電阻爐中人工時(shí)效36小時(shí)，制得鎂合金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開(kāi)坯：加熱坯料至溫度為710°C保溫3. 5h ;進(jìn)行兩向鍛造開(kāi) 述，鍛造成厚度為75mm的厚板；道次壓下量為16%,每1道次鍛造后退火1. Oh,退火溫度為 610°C ;b.加熱軋輥至溫度為410°C ;c.加熱厚板至溫度為505°C，保溫50分鐘后，采用多 道次小變形量的方法將厚板軋制成55mm薄板，乳輥速度為1. 6m/s ;每道次軋制壓下量為 16%,每道次乳制后回爐退火，退火溫度為515°C,退火時(shí)間為55分鐘； (7) 軋后熱處理：將軋后的薄板進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫度為 335°C，保溫時(shí)間為43h ;再在250°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為43h。
[0011] 實(shí)施例3: 一種抗蠕變鎂合金，按照重量百分比含量含有：Cu :1. 5%，Ca :4. 3%，Sc :1. 26%，A1 : 5. 4%, Rb ：3. 8%, Ce ：0. 4%, Be ：3. 8%, Ho ：0. 9%, Ta ：2. 1%, Ba ：1. 6%, Sb ：4. 8%, Er ：1. 4%, Tm ：
【權(quán)利要求】
1. 一種抗蠕變鎂合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：Cu :1. 3-1.5%，Ca: 2. 3-4. 3%, Sc ：1. 1-1. 26%, A1 ：5. 2-5. 4%, Rb ：3. 2-3. 8%, Ce ：0. l-〇. 4%, Be ：3. 2-3. 8%, Ho ： 0. 3-0. 9%, Ta ：0. 9-2. 1%, Ba ：1. 4-1. 6%, Sb ：3. 2-4. 8%, Er ：1. 2-1. 4%, Tm ：0. 4-0. 6%, Th ： 0. 7-0. 9%，余量為 Mg。
2. 如權(quán)利要求1-2所述的抗蠕變鎂合金，其特征在于：按照重量百分比含量含有：Cu : 1. 5%, Ca ：4. 3%, Sc ：1. 26%, A1 ：5. 4%, Rb ：3. 8%, Ce ：0. 4%, Be ：3. 8%, Ho ：0. 9%, Ta ：2. 1%, Ba ： 1. 6%，Sb :4. 8%，Er :1. 4%，Tm :0· 6%，Th :0· 9%，余量為 Mg。
3. 如權(quán)利要求1-2所述的高硬度鎂合金的制備方法，其特征在于： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg- Cu中間 合金、純A1錠、純Sc、Al- Ca中間合金、Al- Rb中間合金、Al- Ce中間合金、Mg- Be中間合 金、Mg- Ho中間合金、純Ta、Al- Ba中間合金、Al- Sb中間合金、純Er、Al- Tm中間合金、 Al- Th中間合金； (2) 熔煉：將電阻爐預(yù)熱至450?500°C，然后放入純Mg錠，同時(shí)進(jìn)行加熱并通入氬氣 保護(hù)氣氛，待純鎂錠完全熔化，溫度升至900?980°C，再加入Mg- Cu中間合金、純A1錠、 純Sc、Al- Ca中間合金、Al- Rb中間合金、Al- Ce中間合金、Mg- Be中間合金、Mg- Ho中 間合金、純Ta、Al- Ba中間合金、Al- Sb中間合金、純Er、Al- Tm中間合金、Al- Th中間合 金，待所有原料完全熔化后進(jìn)行攪拌，使合金成分均勻； (3) 精煉：使熔煉爐升溫至820?860°C對(duì)合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精 煉劑，精煉時(shí)間為12?20分鐘，精煉完后在800?820°C保溫靜置10?20分鐘，所述鎂合 金精煉劑的組成為：碳酸鈣：18?26% ;碳酸鎂：35?45% ;余量為碳酸錳； (4) 澆鑄：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱溫度為450?500°C的鐵模具中，澆鑄溫 度為810?830°C ;鑄件規(guī)格為Φ800πιπι，長(zhǎng)度為6000mm (5) 熱處理：將鑄件在480-500°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固溶處理，固溶處理時(shí)間為30?36 小時(shí)，然后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到300°C的電阻爐中人工時(shí)效36小時(shí)，制得鎂合 金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開(kāi)坯：加熱坯料至溫度為560?760°C保溫3?4h ;進(jìn)行兩 向鍛造開(kāi)述，鍛造成厚度為70?80mm的厚板；道次壓下量為15?17%,每1道次鍛造后退 火1. 0h，退火溫度為600?620°C ;b.加熱軋輥至溫度為400?420°C ;c.加熱厚板至溫 度為500?510°C，保溫40?60分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成50? 60mm薄板，乳棍速度為lm/s?1. 2m/s ;每道次乳制壓下量為15?17%，每道次乳制后回爐 退火，退火溫度為500?530°C，退火時(shí)間為50?60分鐘； (7) 軋后熱處理：將軋后的薄板進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫度為 320?350°C，保溫時(shí)間為40?45h ;再在220?280°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為 40 ?45h。
【文檔編號(hào)】C22C23/02GK104087803SQ201410361793
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】農(nóng)彩麗 申請(qǐng)人:農(nóng)彩麗