與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金及其構(gòu)件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金及其構(gòu)件的制造方法；所述鎂合金各組分及其重量百分比含量為：Y1.8~3.0%，Gd0~2.4%，Nd0~0.8，Mn0.1~0.6%，Si、Ni、Ga、In等混合反應(yīng)促進元素（MRAE）的總含量0.05~1.6%，Mg為余量，雜質(zhì)元素Be、Zr、Ca的總重量百分比小于0.01%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的鎂合金制造的構(gòu)件在具備一定強度和高塑性的同時，可在室溫或加熱時與水發(fā)生較快的可控反應(yīng)，適合應(yīng)用于對結(jié)構(gòu)材料同時有高塑性和降解需求的工業(yè)領(lǐng)域，代替橡膠或塑料，滿足環(huán)保要求。
【專利說明】
與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金及其構(gòu)件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的鎂合金，具體是一種與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金及其構(gòu)件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金具有密度低、比強度高的特點，在各大工業(yè)領(lǐng)域都有較為廣泛的應(yīng)用。另一方面，鎂合金是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中化學(xué)性質(zhì)較為活潑的，可在要求結(jié)構(gòu)材料有降解能力的工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。鎂合金的化學(xué)性質(zhì)雖然較為活潑，但在常溫下，鎂與水的反應(yīng)速度極其微弱，主要原因在于反應(yīng)生成的氫氧化鎂可阻止鎂與水的進一步反應(yīng)，即使加熱至沸騰，也只能觀測到較為緩慢的反應(yīng)。由于在一定溫度范圍內(nèi)，常規(guī)鎂合金與水的反應(yīng)速率偏低，且可控范圍較窄，因此無法滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。通過合金化方法，提高鎂合金與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速率，同時使鎂合金保持高的塑性，代替橡膠或塑料，滿足環(huán)保要求，有著極為重要的意義。
[0003]目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報道，也尚未搜索到國內(nèi)外類似的資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有鎂合金材料的不足，提供一種與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金及其構(gòu)件的制造方法。所述的鎂合金添加S1、N1、Ga、In等混合反應(yīng)促進元素(MRAE)，這些元素與鎂形成的相可在鎂與水反應(yīng)過程破壞氫氧化鎂的連續(xù)性，嚴(yán)格控制Be、Zr、Ca等元素，從而達到促進鎂與水反應(yīng)的效果。同時，在本發(fā)明規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)控合金化元素比例，可在的前提下，調(diào)控鎂合金與水的反應(yīng)速率，同時使材料保有一定的強度和高的塑性，從而使鎂合金滿足對結(jié)構(gòu)材料有環(huán)保降解要求的特殊工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]第一方面:本發(fā)明提供一種與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金，包含組分及重量百分比為:Yl.8-3.0%，Gd0?2.4%，NdO-0.8,Mn0.卜0.6%，S1、N1、Ga、In等混合反應(yīng)促進元素(MRAE )的總含量0.05?1.6%，Mg為余量，雜質(zhì)元素Be、Zr、Ca的總重量百分比小于0.0I %。
[0007]第二方面，本發(fā)明提供一種所述鎂合金的構(gòu)件制造方法，所述制造方法具體包含如下步驟。
[0008]預(yù)處理:按重量百分比稱取鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳、鎵、銦等原材料，其中鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳預(yù)熱。
[0009]熔煉澆注:將預(yù)處理后的原材料均勻混合，熔煉;經(jīng)覆蓋、精煉處理后澆注，得到鑄錠。
[0010]均勻化熱處理:對所述鑄錠在一定溫度下保溫一段時間。
[0011]熱變形加工:對所述鑄錠在一定溫度下進行熱變形加工，得到鍛件或型材。
[0012]時效處理:對所述鍛件或型材在室溫下進行自然時效或高溫下進行人工時效。
[0013]優(yōu)選地，預(yù)處理的步驟中，所述預(yù)熱的溫度為200°C，時間8小時。
[0014]優(yōu)選地，熔煉澆注的步驟中，所述覆蓋采用的覆蓋劑為JDMF，所述精煉采用的精煉劑為RJ6，所述的澆注溫度為680?720°C。
[0015]優(yōu)選地，均勻化熱處理的步驟中，所述的保溫條件為380?460°C下24?48小時。
[0016]優(yōu)選地，熱變形加工步驟中，所述的熱變形溫度為300?400°C，總變形量為40%?95%。
[0017]優(yōu)選地，時效處理步驟中，所述的保溫條件為室溫?250°C下10?800小時。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明所述鎂合金制造的構(gòu)件，在具備一定強度和高塑性的同時，可在室溫或加熱時與水發(fā)生較快的可控反應(yīng)，適合應(yīng)用于對結(jié)構(gòu)材料同時有高塑性和降解需求的工業(yè)領(lǐng)域，代替橡膠或塑料，滿足環(huán)保要。
【具體實施方式】
[0019]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0020]實施例1。
[0021]制造重量百分比為Mg-1.8%Y-0.lMn%-0.05% MRAE的鎂合金構(gòu)件，Mg為余量，雜質(zhì)元素Be、Zr、Ca的總重量百分比小于0.0I %。包括以下步驟。
[0022]預(yù)處理步驟:按重量百分比稱取鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳、鎵、銦等原材料，其中鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳在200 0C下預(yù)熱8小時。
[0023]熔煉澆注步驟:推薦采用坩禍電阻爐熔煉，加入覆蓋劑JDMF進行覆蓋、精煉劑RJ6進行精煉處理，使各合金成分均勻混合，去除夾雜物，在680°C澆注，得到鑄錠。
[0024]均勻化熱處理步驟:在380°C對鑄錠進行均勻化熱處理，處理時間為48小時。
[0025]熱變形加工步驟:在350 °C對鑄錠進行擠壓加工，總變形量為95%，得到擠壓型材。
[0026]時效處理步驟:在室溫下放置800小時。
[0027]本實施例制造的構(gòu)件具備一定的與水發(fā)生反應(yīng)的能力，對水稍許加熱即可實現(xiàn)構(gòu)件與水的明顯反應(yīng)。同時具有高塑性，力學(xué)性能可達到Rm彡200MPa，A彡17%。
[0028]實施例2。
[0029]制造重量百分比為Mg-2.4%Y-1.2%Gd_0.4Nd%-0.3Mn%-0.8% MRAE的鎂合金構(gòu)件，Mg為余量，雜質(zhì)元素Be、Zr、Ca的總重量百分比小于0.01%。包括以下步驟。
[0030]預(yù)處理步驟:按重量百分比稱取鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳、鎵、銦等原材料，其中鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳在200 0C下預(yù)熱8小時。
[0031 ]熔煉澆注步驟:推薦采用坩禍電阻爐熔煉，加入覆蓋劑JDMF進行覆蓋、精煉劑RJ6進行精煉處理，使各合金成分均勻混合，去除夾雜物，在700°C澆注，得到鑄錠。
[0032]均勻化熱處理步驟:在420°C對鑄錠進行均勻化熱處理，處理時間為36小時。
[0033]熱變形加工步驟:在350 °C對鑄錠進行鍛造加工，總變形量為70%，得到鍛件。
[0034]時效處理步驟:在220°C下對鍛件進行時效處理，處理時間為10小時。
[0035]本實施例制造的構(gòu)件可在室溫下與水發(fā)生明顯反應(yīng)，對水稍許加熱即可實現(xiàn)構(gòu)件與水的快速反應(yīng)。同時具有高塑性，力學(xué)性能可達到Rm彡230MPa，A彡14%。
[0036]實施例3。
[0037]制造重量百分比為Mg-3.0%Y-2.4%Gd_0.8Nd%-0.5Μη%-1.6% MRAE的鎂合金構(gòu)件，Mg為余量，雜質(zhì)元素Be、Zr、Ca的總重量百分比小于0.01%。包括以下步驟。
[0038]預(yù)處理步驟:按重量百分比稱取鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳、鎵、銦等原材料，其中鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳在200 0C下預(yù)熱8小時。
[0039]熔煉澆注步驟:推薦采用坩禍電阻爐熔煉，加入覆蓋劑JDMF進行覆蓋、精煉劑RJ6進行精煉處理，使各合金成分均勻混合，去除夾雜物，在720°C澆注，得到鑄錠。
[0040]均勻化熱處理步驟:在460 0C對鑄錠進行均勻化熱處理，處理時間為24小時。
[0041 ]熱變形加工步驟:在400 °C對鑄錠進行擠壓加工，總變形量為40%，得到擠壓型材。
[0042]時效處理步驟:在250°C下對擠壓型材進行時效處理，處理時間為10小時。
[0043]本實施例制造的構(gòu)件可在室溫下與水發(fā)生快速反應(yīng)。同時具有高塑性，力學(xué)性能可達到Rm彡260MPa，A彡11%。
[0044]對比例I。
[0045]本對比例是實施例1的對比例，與實施例1不同之處僅在所述鎂合金不含Si,N1、Ga、In等混合反應(yīng)促進元素。
[0046]本對比例鎂合金制造的構(gòu)件在室溫下與水幾乎觀測不到反應(yīng)，即使將水加熱至沸騰也只能發(fā)生微弱的反應(yīng)。
[0047]對比例2。
[0048]本對比例是實施例2的對比例，與實施例2不同之處僅在所述鎂合金的均勻化熱處理條件為550°C下10小時。
[0049]本對比例鎂合金制造的構(gòu)件可在室溫下與水發(fā)生明顯反應(yīng)，對水稍許加熱即可實現(xiàn)構(gòu)件與水的快速反應(yīng)。但不具備高塑性，只能達到:Rm多220MPa，A多5%。
[0050]對比例3。
[0051]本對比例是實施例3的對比例，與實施例3不同之處僅在所述鎂合金稀土合金元素不同，重量百分比為Mg-5.5%Y-2.8%Gd-2.5Nd%-0.5Μη%-1.6% MRAE。
[0052]本對比例制造的構(gòu)件可在室溫下與水發(fā)生快速反應(yīng)。但不具備高塑性，只能達到:Rm 彡280MPa，A彡4%。
[0053]以上對本發(fā)明的具體實施例和對比例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，在權(quán)利要求范圍內(nèi)做出的各種變形和修改，并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金，其特征在于，包含組分及重量百分比為:Y1.8~3.0%，Gd0~2.4%，NdO?0.8，Μη0.I?0.6%，S1、N1、Ga、In等混合反應(yīng)促進元素(MRAE)的總含量0.05?1.6%，Mg為余量，雜質(zhì)元素Be、Zr、Ca的總重量百分比小于0.0I %。2.—種權(quán)利要求1所述與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金的構(gòu)件制造方法，其特征在于，所屬制造方法包含如下步驟: 預(yù)處理:按重量百分比稱取鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳、鎵、銦等原材料，其中鎂、鎂釔中間合金、鎂釓中間合金、鎂釹中間合金、鎂錳中間合金、鎂硅中間合金、鎳預(yù)熱； 熔煉澆注:將預(yù)處理后的金屬材料均勻混合，熔煉;經(jīng)覆蓋、精煉處理后澆注，得到鑄錠； 均勻化熱處理:對所述鑄錠在一定溫度下保溫一段時間； 熱變形加工:對所述鑄錠在一定溫度下進行熱變形加工，得到鍛件或型材； 時效處理:對所述鍛件或型材在室溫下進行自然時效或高溫下進行人工時效。3.根據(jù)權(quán)利2所述的與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金的構(gòu)件制造方法，其特征在于，預(yù)處理的步驟中，所述預(yù)熱的溫度為200°C，時間8小時。4.根據(jù)權(quán)利2所述的與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金的構(gòu)件制造方法，其特征在于，熔煉澆注的步驟中，所述覆蓋采用的覆蓋劑為JDMF，所述精煉采用的精煉劑為RJ6，所述的澆注溫度為680?720 °C。5.根據(jù)權(quán)利2所述的與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金的構(gòu)件制造方法，其特征在于，均勻化熱處理的步驟中，所述的保溫條件為380?460°C下24?48小時。6.根據(jù)權(quán)利2所述的與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金的構(gòu)件制造方法，其特征在于，熱變形加工的步驟中，所述的熱變形溫度為300?400°C，總變形量為40%?95%。7.根據(jù)權(quán)利2所述的與水發(fā)生可控反應(yīng)的高塑性鎂合金的構(gòu)件制造方法，其特征在于，時效處理的步驟中，所述的保溫條件為室溫?250 °C下1?800小時。
【文檔編號】C22C23/06GK106048353SQ201610706813
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月23日
【發(fā)明人】肖旅
【申請人】肖旅