[发明专利]一种高强度镍钼镁三元合金及其制备工艺

说明书

技术领域：

本发明属于材料领域，涉及一种高强度钼镍镁三元合金，尤其是一种低杂质含量钼镍镁三元合金及其冷加工和热处理方法。 

背景技术：

金属镁是银白色的金属，质硬，略有延展性。镁主要用于制造轻金属合金，镍钼镁三元合金具有优异的韧塑性、耐蚀性、加工性等特点，且制造成本低，同时，无合金元素添加环境相容，是广泛应用于军工国防、航空航天、医疗等领域的结构材料。然而，由于镍钼镁三元合金的强度较低，作为结构材料，应用范围受到限制。 

目前，在工业应用中，提高镍钼镁三元合金强度最成熟、最有效的方法是进行细晶强化。细晶强化的原理可用hall-Petch公式解释：由于多晶体中的晶界变形抗力较大，且每个晶粒的变形都要受到周围晶粒的牵制，故多晶体的室温强度总是随着晶粒的细化（即晶界总面积的增加）而提高。多晶体屈服强度σs与晶粒平均直径d之间的关系可用hall-Petch公式描述。以不同晶粒尺寸的镍钼镁三元合金为例，当晶粒尺寸为7～8级时，强度为400Mpa左右，而当晶粒尺寸达到11～12级时，强度可提高70～100Mpa。这充分说明了细晶强化对于材料强度的提升是有效的。 

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高强度 镍钼镁三元合金及其制备工艺，高强度镍钼镁三元合金采用在镍钼镁三元合金中添加钼、铌等元素的方法，通过冷加工与热处理方式获得高于现有强度2～3倍的镍钼镁三元合金。 

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的： 

一种高强度镍钼镁三元合金，所述镍钼镁三元合金中Mg26-38wt％、Mo23-34wt％、Nb4-5wt％、V2-4wt％、Ca2-6wt％、Fe≤0.05wt％、C≤0.05wt％、N≤0.05wt％、H≤0.05wt％、O≤0.06wt％，其余为Ni。 

所述高强度镍钼镁三元合金的制备工艺，包括如下步骤： 

(1)熔炼：采用镁粉、钼粉、镍粉、铌粉、钒粉、钙粉为原料，在热力学稳定性好的钨坩埚中熔炼，钨坩埚的纯度≥99.9wt％；将钼粉、镍粉、铌粉和钒粉混合均匀后装入钨坩埚中，镁粉和钙粉装入料斗，在熔炼后期加入；首先将炉体内抽高真空，炉内真空度为1×10^-1Pa，漏气率＜0.2Pa/min，充入氩气，使真空度为0.1MPa；通电，熔炼混合均匀的钼粉、镍粉、铌粉和钒粉，待钼粉、镍粉、铌粉和钒粉全部熔化后，翻转料斗，加入镁粉和钙粉，待镁粉和钙粉全部熔化后，静置5-10分钟，在2050-2150摄氏度浇铸，获得镍钼镁三元合金。 

所述镁粉、钼粉、镍粉、铌粉、钒粉或钙粉的粒度均为为100-300目。 

(2)冷加工：采用轧条退火后室温拉拔的方式进行加工，退火温度为750℃、时间1h，各拉拔道次中间不得进行热处理；道次累积冷加工变形量≥70wt％； 

(3)成品退火热处理：温度≤400℃，时间≤1h。 

所述高强度镍钼镁三元合金制备工艺的优选方式为： 

所述高强度镍钼镁三元合金制成的棒丝材，所述棒丝材的直径Φ≤12mm，棒丝材的抗拉强度≥750Mpa，延伸率≥18wt％。 

本发明通过控制材料的成分和加工方式，使镍钼镁三元合金不仅具有相当于铝合金的高强度，在室温下使用具有良好的性能稳定性，其强度比现有的镍钼镁三元合金高1.5～3倍。 

具体实施方式：

下面对本发明做进一步详细描述： 

本发明的目的是采用低杂质含量的镍钼镁三元合金，通过适当的加工方式获得高于现有强度1.5～3倍的镍钼镁三元合金。该发明通过控制材料的成分和加工方式，使镍钼镁三元合金不仅具有相当高的强度，在室温下使用具有良好的性能稳定性。 

随着变形量的增大，镍钼镁三元合金中出现了大量的孪晶组织和孪晶界面。孪晶界面对材料强化的作用方式与晶界类似，当材料组织中存在大量的孪晶界面时，位错将难以穿过孪晶界面进行变形，导致界面处塞积大量的位错，引起应力集中，造成加工硬化，达到提升材料强度的目的。因此，镍钼镁三元合金的变形量越大、形变孪晶越多，孪晶尺寸越小，材料强度将越高。 

本发明中采用的热处理制度如下： 

在不损失材料强度的前提下，为了改善镍钼镁三元合金的塑性，适当提高镍钼镁三元合金的延伸率，可进行低温热处理。热处理制定： 温度≤400℃，时间≤1h。 

实施例1：