[发明专利]一种高强镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强镁合金及其制备方法，尤其是一种纳米添加物增强镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是一种低密度的金属材料，作为工程材料，其结构轻、耐氧化，目前 已经在手持电子设备、汽车、航空航天等领域中应用。不过，镁合金的强度并不高。作为工程材料，人们通常期望高强度的材料，但是，由于镁合金的原子结构特点，其塑性差，目前传统的加工手段不能得到高强度的镁合金。

中国专利 102766774A提供了一种镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法，针对镁合金模量低、强度低、易磨损、耐高温性能差、热膨胀系数高的情况，采用在熔炼镁合金块过程中掺杂细碳化硅和粗碳化硅颗粒，然后进行浇铸、加压和热挤压成型，大幅度提高镁合金的屈服强度、硬度和耐磨性能，使屈服强度达328MPa±2MPa，硬度达120HV±5HV，耐磨性提高了80%，此方法工艺先进新颖，数据准确翔实，增强效果好，是十分理想的镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法。

中国专利103320631A提供了 一种镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法，其使用的化学物质材料为：镁合金块、细碳化硅、粗碳化硅、氢氟酸、去离子水、六氟化硫、二氧化碳。镁合金掺杂SiC颗粒的增强方法如下：（1）精选化学物质材料：对使用的化学物质材料进行精选，并进行质量纯度、浓度控制；（2）预处理碳化硅；(3）熔铸镁合金、掺杂SiC颗粒熔炼镁合金、掺杂SiC颗粒是在熔炼坩埚中进行的，是在加热、搅拌、气体保护下完成的；（4）浇铸成锭、加压凝固；（5）热挤压镁合金复合材料铸锭的热挤压是在热挤压机上进行的，是在圆筒形模具内、在加压过程中完成的；（6）冷却将经过热挤压的镁合金复合材料棒，埋入细砂中，使其自然冷却至25℃；（7）清理将热挤压、冷却后的镁合金复合材料棒用砂纸打磨，使表面光洁；（8）检测、分析和表征对制备的镁合金复合材料棒的色泽、显微组织、力学性能、耐磨性进行检测、分析和表征；结论：掺杂SiC颗粒的镁合金复合材料棒为银白色，显微组织致密，细SiC颗粒和粗SiC颗粒在镁合金棒中分布均匀，屈服强度达320MPa±2MPa，硬度达120HV±5HV，耐磨性提高80%。

中国专利CN 104109790 A提供了一种高强镁合金材料及其制备方法，该镁合金材料组分中包含铝 (Al)，锌 (Zn)， 氯化锰 (MnCl₂)，碳化硅 (SiC) 晶粒，铍 (Be)，镁 (Mg)，其中，镁合金材料各组分组成按重量百分 比分别为 ：铝 (Al) ：10.5-12％，锌 (Zn) ：6-7％， 氯化锰 (MnCl₂) ：0.6-1.5％，碳化硅 (SiC) 晶粒 ： 2-3.5％，铍 (Be) ：0.01-0.03％，余量为镁 (Mg)。 本发明所提供的高强镁合金材料及其制备方法， 通过连续铸造的方式取代传统的挤压工艺，以短 流程的方式完成镁合金的生产，缩短了生产流程， 节约了成本，所制备的镁合金材料相比于传统的 镁合金材料，在抗拉强度、屈服强度、延伸率、弹性 模量、硬度等方面均得到明显改善。该发明制备的合金的强度最高可达到380MPa，不过其延伸率很低，只有5%。

中国专利104213008A公开了一种新型高强度镁合金及其制备方法。其组成重量百分比为：钨钛合金为5%~35%，镁铝合金为65%~95%。钨钛合金的加入，改善了镁铝合金的固溶和时效行为，改善其组织和性能。其抗拉强度和屈服强度分别为（486~378）MPa和（400~320）MPa，相比镁铝合金的320MPa和269MPa，分别提高了52%~18%和48%~18%。

以上发明都致力于提高镁合金的性能特别是强度性能，不过，其发明的镁合金的屈服强度都在400MPa以下，其强度与目前长用的工程材料还有较大的差距。

发明内容：

发明目的：为了拓展镁合金的应用领域，发挥其低密度的有点，本发明提供了一种高强度镁合金及其制备方法。

本发明的技术方案如下 :


采用在纳米颗粒增强的方法，在熔炼的过程中向镁合金中掺入添加物，分散均匀，缓慢冷却并抽真空让纳米颗粒进一步提高浓度，然后在高压下采用扭曲变形的方式，进一步细化晶粒，提高合金的强度。根据本发明，可以制备一种纳米颗粒增强的高强镁合金。其显微组织中的平均晶粒直径在100纳米以下，纳米颗粒的直径在200纳米以下，镁合金的屈服强度在400MPa以上。

具体制备方法包括以下步骤：

（1）准备原料：准备99.9%以上的高纯镁与高纯合金元素，以及平均粒径为200纳米以下的纳米添加物；