本發(fā)明涉及一種合金及其制備方法，具體涉及一種高強(qiáng)度鑄造鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航天技術(shù)的不斷突破與創(chuàng)新，航天產(chǎn)品的輕量化要求日益提高，鋼鐵件、鋁合金件雖有制造成本優(yōu)勢(shì)，但已無(wú)法滿足高精尖產(chǎn)品的技術(shù)要求。鎂合金作為輕質(zhì)化金屬材料中的佼佼者，在航空航天領(lǐng)域大放異彩。然而，使用傳統(tǒng)方法制備的鎂合金，存在如下問(wèn)題：

2、1)成品合金錠重熔時(shí)，一些易氧化或者易揮發(fā)的元素，如合金中的鋁、鎂等元素，可能會(huì)發(fā)生燒損，導(dǎo)致合金成分偏離標(biāo)準(zhǔn)要求；

3、2)為了在熔化過(guò)程中使合金元素充分混合均勻，鎂合金的熔煉溫度較高，促使合金晶粒長(zhǎng)大，粗大的晶粒極易降低合金的強(qiáng)度、韌性和塑性等性能；

4、3)鎂合金化學(xué)性質(zhì)活潑，在高溫下極易氧化燃燒，輕度燃燒形成的廢渣難以排出熔體，容易形成夾渣缺陷，重度燃燒時(shí)則會(huì)造成整爐次鑄件報(bào)廢。

5、綜上，使用傳統(tǒng)方法制備的鎂合金易存在組分含量不達(dá)標(biāo)、強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)和成品率不夠高的問(wèn)題。

6、同時(shí)，利用傳統(tǒng)方法制備的zm5等鎂合金抗拉強(qiáng)度約為225mpa，延伸率約為2％，難以適應(yīng)空天飛行這一極端環(huán)境的高強(qiáng)度、高韌性要求，這極大地限制了鎂合金的應(yīng)用和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決使用傳統(tǒng)方法制備的鎂合金易存在組分含量不達(dá)標(biāo)、強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)和成品率不夠高的問(wèn)題，而提供一種高強(qiáng)度鑄造鎂合金及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是：

3、一種高強(qiáng)度鑄造鎂合金，其特殊之處在于，包括以下組分：

4、7～14wt.％gd；

5、1～7wt.％y；

6、0.5～1.5wt.％zn；

7、0.2～0.8wt.％zr；

8、其余為mg。

9、進(jìn)一步地，高強(qiáng)度鑄造鎂合金由以下組分組成：

10、10wt.％gd；

11、4wt.％y；

12、1wt.％zn；

13、0.4wt.％zr；

14、84.6wt.％mg。

15、同時(shí)，本發(fā)明還提供了上述高強(qiáng)度鑄造鎂合金的制備方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

16、步驟1、準(zhǔn)備總?cè)蹮捹|(zhì)量10.2wt.％～66.4wt.％的純mg錠、0.5wt.％～1.5wt.％的純zn錠以及1.1wt.％～4.3wt.％的mg-30zr、28wt.％～56wt.％的mg-30gd和4wt.％～28wt.％的mg-30y中間合金，將純mg錠經(jīng)過(guò)表面處理去除雜質(zhì)后放入烘箱中以溫度t0預(yù)烘烤t1時(shí)長(zhǎng)，得到中間mg錠；

17、步驟2、準(zhǔn)備坩堝，對(duì)所述坩堝持續(xù)進(jìn)行加熱，待坩堝內(nèi)的溫度升至t1時(shí)，對(duì)坩堝中通入熔煉保護(hù)氣；

18、步驟3、待坩堝的溫度升至t2時(shí)，將步驟1得到的中間mg錠，以及中間合金mg-30zr、mg-30gd和mg-30y同時(shí)加入坩堝中，待其熔化后充分?jǐn)嚢瑁?/p>

19、步驟4、待坩堝的溫度升至t3時(shí)，將純zn錠加入坩堝中，然后充分?jǐn)嚢瑁?/p>

20、步驟5、待坩堝的溫度升至t4時(shí)，先執(zhí)行步驟5.1，再執(zhí)行步驟5.2；或者，先執(zhí)行步驟5.2，再執(zhí)行步驟5.1；

21、步驟5.1、對(duì)坩堝中通入流量為q1的co2氣體進(jìn)行變質(zhì)處理，持續(xù)t2時(shí)長(zhǎng)；

22、步驟5.2、對(duì)坩堝中通入流量為q2的ar氣進(jìn)行精煉處理，持續(xù)t3時(shí)長(zhǎng)；

23、步驟6、待坩堝的溫度升至t5時(shí)，對(duì)坩堝靜置恒溫保溫t4時(shí)長(zhǎng)，然后得到高強(qiáng)度鑄造鎂合金，完成制備。

24、進(jìn)一步地，步驟1中所述的表面處理采用的方法為干式噴砂；所述t0＝330℃～370℃；所述t1＝1.5h～2.5h。

25、進(jìn)一步地，步驟2中，所述t1＝350℃；

26、所述熔煉保護(hù)氣為co2和sf6的混合氣體，其中co2的體積分?jǐn)?shù)為99.8％，sf6的體積分?jǐn)?shù)為0.2％。

27、進(jìn)一步地，步驟3中，所述t2＝670℃～690℃。

28、進(jìn)一步地，步驟4中，所述t3＝730℃～750℃。

29、進(jìn)一步地，步驟5中，所述t4＝755℃～765℃；所述q1＝1.5l/min～2l/min，所述q2＝1.5l/min～2l/min；所述t2＝8min～15min，所述t3＝8min～15min。

30、進(jìn)一步地，步驟6中，所述t5＝770℃，所述t4＝15min～25min。

31、進(jìn)一步地，步驟1中，所述t0＝350℃；所述t1＝2.5h；

32、步驟3中，所述t2＝675℃；

33、步驟4中，所述t3＝735℃；

34、步驟5具體為：

35、待坩堝的溫度升至755℃時(shí)，先執(zhí)行步驟5.1，再執(zhí)行步驟5.2；

36、步驟5.1、對(duì)坩堝中通入流量q1＝2l/min的co2氣體進(jìn)行變質(zhì)處理，持續(xù)t2＝10min時(shí)長(zhǎng)；

37、步驟5.2、對(duì)坩堝中通入流量q2＝2l/min的ar氣進(jìn)行精煉處理，持續(xù)t3＝10min時(shí)長(zhǎng)；

38、步驟6具體為：

39、步驟6、待坩堝的溫度升至t5＝770℃時(shí)，對(duì)坩堝靜置恒溫保溫t4＝15min時(shí)長(zhǎng)，然后得到高強(qiáng)度鑄造鎂合金，完成制備，其中得到的高強(qiáng)度鑄造鎂合金由以下組分組成：

40、10wt.％gd；

41、4wt.％y；

42、1wt.％zn；

43、0.4wt.％zr；

44、84.6wt.％mg。

45、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

46、1、本發(fā)明提供的高強(qiáng)度鑄造鎂合金，其中含有稀土元素gd和y，在制備過(guò)程中g(shù)d和y可以形成一層氧化膜覆蓋在鎂合金熔體的表面，輔以熔煉保護(hù)氣的保護(hù)，可以有效地隔絕空氣中的o2，防止合金元素在熔煉過(guò)程中燒損，穩(wěn)定合金成分，并且gd和y元素還可以提高鎂合金燃點(diǎn)，使合金在熔煉過(guò)程中燃燒敏感性降低，不易形成氧化燃燒形成夾渣，進(jìn)一步純化合金；而且還含有zr元素，zr不僅可以形成異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)，促進(jìn)晶核的形成，而且可以通過(guò)釘扎晶界阻礙晶粒長(zhǎng)大和晶粒移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化；

47、2、本發(fā)明提供的高強(qiáng)度鑄造鎂合金，含有zn元素和y元素，zn和y可產(chǎn)生晶格畸變，從而增加位錯(cuò)阻力，限制局部晶格中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，最終從宏觀層面提高鎂合金的強(qiáng)度；

48、3、本發(fā)明提供的高強(qiáng)度鑄造鎂合金的制備方法中，對(duì)純mg錠進(jìn)行了低溫預(yù)烘烤，可在一定程度上防止后續(xù)mg錠隨坩堝內(nèi)的升溫而發(fā)生氧化和燒損；

49、4、本發(fā)明提供的高強(qiáng)度鑄造鎂合金的制備方法中，先加入中間mg錠、中間合金mg-30zr、mg-30gd和mg-30y，再加入純zn錠，這樣做可以確保各個(gè)組分完全熔化，有利于增加鎂合金的強(qiáng)度；

50、5、本發(fā)明提供的高強(qiáng)度鑄造鎂合金的制備方法中，對(duì)坩堝靜置恒溫保溫預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)，這樣做可以使得各種金屬元素在鎂合金基體中均勻且穩(wěn)定分布，從而增加鎂合金的強(qiáng)度。