[发明专利]一种耐蚀Mg-Ni基高阻尼合金及其合金化方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及材料领域，具体是一种耐蚀Mg-Ni基高阻尼合金及其合金化方法。

二、背景技术

振动和噪声是伴随现代工业高速发展而产生的重要公害之一。多年来，现代工业的各个领域一直在采取各种手段控制振动和噪声带来的危害，阻尼减振技术也由此应运而生。阻尼的方法主要有三种，即采用系统阻尼、结构阻尼和材料阻尼。材料阻尼是依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振的目的。采用材料自身阻尼则可以降低设计成本并使系统更加轻便。因此，研制新型低密度、高强度的高阻尼结构材料，无论是对民用还是军工高技术领域均有重要的战略意义。镁基阻尼合金是高比强、高阻尼结构材料中最有前途的材料。

Mg-Ni合金是一种常见的阻尼镁合金，具有最好的阻尼性能，但由于耐蚀性能很差，限制了其作为结构材料使用。

三、发明内容

为克服现有技术中存在的耐蚀性能差的不足，本发明提出了一种耐蚀Mg-Ni基高阻尼合金及其合金化方法。

本发明以Mg-Ni高阻尼合金为基础，添加其他合金元素以提高合金耐蚀性能。构成本发明的合金元素是包含3wt.％Ni和(0.25～1)wt.％Mn的Mg-Ni-Mn三元镁合金。其中Ni和Mn分别以Mg-30wt.％Ni和Mg-5.5wt.％Mn的中间合金形式加入，Mg则采用工业纯镁。

本发明的制备过程为：

第一步，将坩埚预热到250℃，涂刷通用镁合金熔炼用坩埚涂料；

第二步，将坩埚加热到300℃，将工业纯Mg加入坩埚并开始通入CO₂+0.5vol％SF₆混合气体进行保护；

第三步，继续升温至镁完全熔化后，于710℃加入Mg-Ni、Mg-Mn中间合金；

第四步，继续升温至730℃，保温并搅拌使中间合金充分熔化；

第五步，用C₂Cl₆进行精炼处理，再通入经充分干燥的Ar气吹洗2-4分钟，以促使熔渣的上浮和下沉；

第六步，精炼后静置10分钟，并将温度降至700℃，浇入预热至250℃金属型成型。合金的整个熔炼浇注过程均在CO₂+0.5vol％SF₆混合气体的保护下进行。

Mg-3wt.％Ni-(0.25～1)wt.％Mn合金的凝固组织均为α-Mg+共晶组织(α-Mg+Mg₂Ni)，共晶相以层片状分布在晶界处。亚共晶Mg-Ni合金中α-Mg枝晶中几乎不固溶Ni原子，其中位错线具有良好的可动性是保证该合金具有高阻尼的一个重要原因。而Mn加入到Mg-Ni合金后有两种存在形式：一是固溶于α-Mg中，但由于固溶度低，因而量较小；二是以单质形式存在于晶界上，Mn的存在形式不同，导致其对Mg-4Ni合金的耐蚀性影响也不同。Mn含量较小时，Mn主要固溶于α-Mg中，由于Mn的标准电极电位为-1.05远高于镁的-2.34，此时，Mn的加入可提高α-Mg的电极电位，使阳极极化曲线上移。而当Mn加入量超过其固溶极限时，过量的Mn以单质形式析出在晶界，由于Mn的标准电极电位远高于镁的电极电位，析出的Mn成为有效阴极相，降低阴极过程的阻力，使阴极极化曲线斜率的绝对值减小，因此，添加过量的Mn，会使Mn以单质形式析出在晶界上，而析出在晶界上的Mn由于高的电极电位而作为阴极相促进合金的腐蚀，反而会降低合金的耐蚀性能。本发明的要点在于控制Mn元素的加入量，使Mn完全固溶进入基体中可提高α-Mg的电极电位，从而改善合金的耐蚀性能，同时合金化元素Mn的含量不高，故对合金的阻尼性能影响不大，使得合金仍然保持较高的阻尼性能。

四、具体实施方式

实施例一

本实施例是一种耐蚀Mg-Ni基高阻尼合金的合金化方法，以Mg-Ni高阻尼合金为基础，添加3wt.％Ni和1wt.％Mn，并且Ni和Mn分别以Mg-30wt.％Ni和Mg-5.5wt.％Mn的中间合金形式加入，Mg则采用工业纯镁。

本实施例的制备方法为：

第一步，将坩埚预热到250℃，刷通用镁合金熔炼用坩埚涂料；

第二步，将坩埚加热到300℃，将工业纯Mg加入坩埚并开始通入CO₂+0.5vol％SF₆混合气体进行保护；

第三步，继续升温至镁完全熔化后，于710℃加入Mg-Ni、Mg-Mn中间合金；

第四步，继续升温至730℃，保温并搅拌使中间合金充分熔化；