[发明专利]自生准晶增强Mg-Zn-Y合金及其熔炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自生准晶增强Mg-Zn-Y合金及其熔炼方法，具体地说，涉及的是一种添加了微量Al-Ti-C中间合金的自生准晶增强Mg-Zn-Y合金，属于金属材料制备技术领域。

背景技术

自生准晶增强Mg-Zn-Y合金不仅在室温而且在高温都具有良好的力学性能，从而引起国内外材料研究者的极大兴趣，这是由于其含有准晶相I相(Mg₃Zn₆Y₁)的缘故。同时，Mg-Zn-Y合金可以通过铸造、轧制、挤压、锻造等传统工艺进行生产。但是，在常规凝固条件下，准晶相常呈网状结构，比较粗大，对力学性能提高有限，不能充分发挥准晶的作用。所以，采取有效措施，改变准晶相形态并使之弥散分布到镁合金基体中，可以明显提高镁合金的力学性能。

经检索发现，CN718801A公开了镁基球形准晶中间合金及其制造方法，该合金的化学成分(以质量分数，wt％计)为：Mg 40.00～45.00％，Zn 45.50～55.00％，Mn 0.50～4.50％，Y1.00～4.50％，Ca 0.10～1.00％，采用微合金化与电脉冲孕育处理后在高压凝固条件下获得镁基球形准晶中间合金。

CN 101705405A公开了镁基球形准晶中间合金及其制备方法，采用控制凝固速率的方法制备出Mg-Zn-Y-Mn-Cu五元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为：Mg 55.0～65.0％，Zn 30.0～40.0％，Y2.5～5.5％，Mn 0.1～1.5％，Cu 0.1～0.5％。

CN 101705406 A公开了一种镁基球形准晶中间合金及其制备方法，采用控制凝固速率的方法制备出Mg-Zn-Y-C四元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为：Mg 55.0～65.0％，Zn 30.0～40.0％，Y2.5～5.5％，C 0.1～0.5％。

CN 101705407 A公开了镁基球形准晶中间合金及其制法，采用控制凝固速率的方法制备出Mg-Zn-Y-Ti四元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为：Mg 55.00～65.0％，Zn 30.0～40.0％，Y 2.5～5.5％，Ti 0.1～0.5％。

上述专利尽管可制得镁基球形准晶，但Zn、Y含量较高且没有相关力学性能。CN101314829 A公开了有效利用稀土元素Y强化Mg-Zn-Y-Zr系镁合金及制备方法，该镁合金材料的组分及其含量为：Zn为5～30％，Y为0.5～5％，Zr为0.3～0.8％和余量的Mg组成。

另有国内外公开文献资料报道，Zr添加到Mg-Zn-Y合金中可以细化晶粒，改善其力学性能，但是不能改变准晶相的形态。因此，为了充分发挥准晶的强化作用，采用一种成本低、操作简便的工艺改变准晶相的形态，增加准晶相的数量，并进一步提高镁合金的力学性能是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种添加微量Al-Ti-C中间合金细化自生准晶增强Mg-Zn-Y合金及制备方法，扩大了Mg-Zn-Y合金的应用范围。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明自生准晶增强Mg-Zn-Y合金，其化学成分质量百分组成为：Zn 3.0～10.0％；Y0.5～3.0％；Al-Ti-C 0.05～1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质。

所述不可避免的杂质，是指：Fe≤0.005％，Cu≤0.015％，Ni≤0.002％，Si≤0.01％。

本发明自生准晶增强Mg-Zn-Y合金的熔炼方法，包括熔炼和铸造，经熔炼后熔体降温至700～720℃时，加入Al-Ti-C中间合金，在熔体中引入超声波，经超声波处理后浇铸制成。

所述的自生准晶增强Mg-Zn-Y合金的熔炼方法，具体包括如下步骤：

(1)熔炼：在熔剂或/和气体保护熔炼条件下，工业纯镁在钢坩埚中完全熔化后，于700～740℃时，加入Zn和Mg-Y中间合金，待加入的Zn、Mg-Y中间合金完全熔化后，将温度升至760～780℃，精炼5～10分钟，静置30分钟后撇去浮渣；

(2)铸造：将熔体降温至700～720℃，加入Al-Ti-C中间合金，将经过预热的超声波杆插入镁合金熔体中进行超声波处理，待超声波处理结束后，取出钢坩埚，浇铸制成。

步骤(1)所述的Zn以工业纯Zn的形式加入。

步骤(1)所述的Mg-Y中间合金以Mg-25Y中间合金的形式加入。