[发明专利]与水发生可控反应的高性能镁合金及其构件的制造方法

说明书

本发明属于金属材料技术领域，公开了一种与水发生可控反应的高性能镁合金及其构件的制造方法；所述镁合金各组分及其重量百分比含量为：Gd8.0~14.0%，Y0~2.9%，Cu0.4~1.0%，Zn0.2~1.0%，Si、Fe、Ni、Ga、In混合反应促进元素（MRAE）的总含量0.05~1.5%，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。与现有技术相比，本发明的镁合金制造的构件在具备高力学性能的同时，可在室温或加热时与水发生可控反应，适合应用于同时有高力学性能以及构件快速腐蚀需求的采矿工业领域。

技术领域

本发明涉及的是一种金属材料技术领域的镁合金，具体是一种与水发生可控反应的高性能镁合金及其构件的制造方法。

背景技术

镁合金具有密度低、比强度高的特点，在各大工业领域都有较为广泛的应用。另一方面，镁合金是现有结构材料中化学性质较为活泼的，可在要求结构材料有降解能力的工业领域得到应用。镁合金的化学性质虽然较为活泼，但在常温下，镁与水的反应速度极其微弱，主要原因在于反应生成的氢氧化镁可阻止镁与水的进一步反应，即使加热至沸腾，也只能观测到较为缓慢的反应。由于在一定温度范围内，常规镁合金与水的反应速率偏低，且可控范围较窄，因此无法满足采矿工业应用的需求。通过合金化方法，提高镁合金与水发生化学反应的速率，同时使镁合金保持高力学性能，对于制造结构功能一体化构件，有着极为重要的意义。

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发明内容

本发明的目的在于克服现有镁合金材料的不足，提供一种与水发生快速可控反应的高性能镁合金及其构件的制造方法。所述的镁合金添加Si、Fe、Ni、Ga、In混合反应促进元素（MRAE），这些元素与镁形成的相可在镁与水反应过程破坏氢氧化镁的连续性，严格控制Be、Zr、Ca元素，从而达到促进镁与水反应的效果；同时，通过添加铜和稀土元素，使材料在热变形、热处理后具有高力学性能的特性。在本发明规定的范围内调控合金化元素比例，可在保持镁合金材料高力学性能的前提下，调控镁合金与水的反应速率，从而使镁合金满足对结构材料有环保降解要求的特殊工业领域的应用需求。

本发明是通过以下技术方案实现的。

第一方面：本发明提供一种与水发生可控反应的高性能镁合金，包含组分及重量百分比为：Gd8.0~14.0%，Y0~2.9%， Cu0.4~1.0%，Zn0.2~1.0%，Si、Fe、Ni、Ga、In这五种混合反应促进元素（MRAE）的总含量0.05~1.5%，Mg为余量，杂质元素Be、Zr、Ca的总重量百分比小于0.01%。

第二方面，本发明提供一种所述镁合金的构件制造方法，所述制造方法具体包含如下步骤。

预处理：按重量百分比称取镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、锌、镁硅中间合金、镁铁中间合金、镍、镓、铟原材料，其中镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、铜、锌、镁硅中间合金、镁铁中间合金、镍预热。

熔炼浇注：将预处理后的原材料均匀混合，熔炼；经覆盖、精炼处理后浇注，得到铸锭。

均匀化热处理：对所述铸锭在一定温度下保温一段时间。

热变形加工：对所述铸锭在一定温度下进行热变形加工，得到锻件或型材。

时效热处理：对所述锻件或型材在一定温度下保温一段时间。

优选地，预处理的步骤中，所述预热的温度为200℃，时间8小时。

优选地，熔炼浇注的步骤中，所述覆盖采用的覆盖剂为JDMF，所述精炼采用的精炼剂为RJ6，所述的浇注温度为680~720℃。

优选地，均匀化热处理的步骤中，所述的保温条件为480~520℃下4~24小时。