[发明专利]高强度镁合金及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属材料及热处理技术领域，涉及一种高强度镁合金及其制造工艺。

背景技术

作为最轻的金属结构材料，镁合金具有比强度、比刚度高，减震性好等优点。近年来，镁合金广泛应用于航空航天、军工、交通、3C 领域等。在所有的轻金属材料中，纯镁具有最优的阻尼性能，但是纯镁的强度太低，不能作为阻尼结构材料直接使用。为了开发具有一定力学性能的高阻尼镁基材料，需要在纯镁中添加某些合金元素或增强相，在保持镁高阻尼性能的同时，赋予其较高的力学性能，使其成为综合性能良好的高阻尼金属材料。

目前，关于提高镁合金强度的研究较多，而针对镁合金阻尼性能的研究则相对较少，由于镁合金的阻尼机制主要为位错阻尼，因此通常镁合金的力学性能和阻尼性能是相互矛盾的：镁合金强度越高，其位错运动越困难，合金的阻尼性能越差。为此，迫切需要找到解决这一矛盾的方法。现在阻尼镁合金开发的一般思路是在高阻尼镁合金的基础上，通过添加合金元素和复合强化等手段来提高其力学性能：在合金化过程中，固溶强化和析出强化中产生的位错钉扎现象在提高合金力学性能的同时，会严重弱化合金的阻尼性能；而采用复合强化手段则在保留合金强度和阻尼性能的同时，显著降低了材料的成型性，提高了材料的生产成本。本发明中，申请人从目前高强度稀土镁合金入手，通过引入第二相颗粒与镁基体的界面阻尼机制，在保留镁稀土合金高强度的同时提高了其阻尼性能，开发出了一种高强度中等阻尼性能的镁稀土合金。

发明内容

本发明针对现有镁合金力学性能低、强度不足等问题，本发明提供一种高强度镁合金及其制造工艺，通过改变其配方和冶炼工艺，使镁合金的力学性能得到明显提高，符合轻合金材料的发展方向，满足对未来工业对镁合金的需要。

本发明的技术方案是：

一种高强度镁合金及其制造工艺，其特征在于：由Mg、Zn、C、Nb、Al、Ti、Cr和Ni元素组成，其重量百分组成为Zn 0.01％～0.15％、C 0.1％～2％、Nb 2％～4％、Al 1.25％～3.75％、Ti 0.01％～1.65％、Cr 0.1％～2％、Ni 0.1％～2％，其余为Mg。

一种高强度镁合金及其制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)含钛的耐蚀镁合金的制备方法，选取纯镁、纯铝和纯钛作为原材料；

(2)按配比称量原材料；

(3)将配比后的原材料金加热到900℃；

(4)将加热后的原材料放入到坩锅中熔化；

(5)通入浓度为8%的氩气；

(6)待镁合金完全熔化、熔体温度达到1200℃时加入其他元素；

(7)连续搅拌，并通入氩气，直至合金完全熔化；

(8)当温度达到1200℃保温30分钟，并在1200℃时进行浇注，最终得到高强度镁合金。

本发明的有益效果为：本发明提出的高强度镁合金及其制造工艺，组分新颖，制作过程合理清晰，熔炼过程控制简便；本发明优点如下，在本发明的镁合金中，在提高合金纯度的同时，加入钛元素进一步降低负差数效应、阴极析氢及氢化物生成，提高了合金的耐蚀性能；钛在镁合金中的固溶度大，可起到固溶强化的作用，提高合金的强度；钛的加入能降低金属材料中的有害微量金属如Fe、Cu、Ni 含量，生成熔点较高的二元或多元化合物，这些化合物可成渣析出，降低金属夹杂物在固态金属中的危害性。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明：

一种高强度镁合金及其制造工艺，由Mg、Zn、C、Nb、Al、Ti、Cr和Ni元素组成，其重量百分组成为Zn 0.01％～0.15％、C 0.1％～2％、Nb 2％～4％、Al 1.25％～3.75％、Ti 0.01％～1.65％、Cr 0.1％～2％、Ni 0.1％～2％，其余为Mg。

一种高强度镁合金及其制造工艺，包括以下步骤：

(1)含钛的耐蚀镁合金的制备方法，选取纯镁、纯铝和纯钛作为原材料；

(2)按配比称量原材料；

(3)将配比后的原材料金加热到900℃；

(4)将加热后的原材料放入到坩锅中熔化；

(5)通入浓度为8%的氩气；

(6)待镁合金完全熔化、熔体温度达到1200℃时加入其他元素；

(7)连续搅拌，并通入氩气，直至合金完全熔化；

(8)当温度达到1200℃保温30分钟，并在1200℃时进行浇注，最终得到高强度镁合金。

本发明提出的高强度镁合金及其制造工艺，组分新颖，制作过程合理清晰，熔炼过程控制简便；本发明优点如下，在本发明的镁合金中，在提高合金纯度的同时，加入钛元素进一步降低负差数效应、阴极析氢及氢化物生成，提高了合金的耐蚀性能；钛在镁合金中的固溶度大，可起到固溶强化的作用，提高合金的强度；钛的加入能降低金属材料中的有害微量金属如Fe、Cu、Ni 含量，生成熔点较高的二元或多元化合物，这些化合物可成渣析出，降低金属夹杂物在固态金属中的危害性。