[发明专利]一种大尺寸镁或镁合金单晶的制备方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸镁或镁合金单晶的制备方法，包括对镁或镁合金进行弹性变形处理或变形量5％以内的塑性变形处理以及三级热处理的步骤。本发明以合理的热处理工艺与微形变工艺的结合，制备出了大尺寸的镁或镁合金单晶，并且本发明的制备工艺简单，成本低廉，在加热炉尺寸允许的情况下可以制备出大尺寸(几厘米至数米尺寸)的镁或镁合金单晶。

技术领域

本发明属于镁及镁合金加工技术领域，具体涉及一种镁或镁合金单晶的制备方法。

背景技术

镁和镁合金是实用金属中最轻的结构材料，比重是铝的2/3，是铁的1/4。此外，镁合金具备抗震能力强、耐磨性和导热性优、废料易回收等优异性能，已在航空航天、汽车、电子、仪器仪表工业得到了较广泛的应用。相比于多晶镁材料，单晶镁具有更好的力学性质和电学性质，随着光电产业和无线通讯的发展，镁单晶拥有广阔的市场前景。此外，利用镁单晶进行相关基础研究，也是目前镁研究的一大亮点，因此，目前大众迫切需要一种经济有效的镁单晶制备工艺。

根据国内外的文献研究现状，目前镁单晶的制备方法主要有定向凝固法和聚焦离子束法。定向凝固法包括干锅下降法、分段式保温等，原理是在单晶生长炉中诱导融熔材料定向凝固，制备过程受冷却速度、合金成分、真空程度等影响较大，制备的试样中常伴随成分偏析，晶粒大小也不易控制。聚焦离子束(FIB)法制备试样多是显微柱体(几十微米)，虽然能够控制单晶质量，但成本较高，尺寸很小。

综上所述，目前受技术条件限制，镁及镁合金单晶的制备技术大多借助特殊设备，制备过程受多种因素影响，操作不便，且制备的镁单晶尺寸也有所限制。因此，寻求一种简单、经济、有效的大尺寸镁及镁合金单晶制备方法是镁合金材料研究和工业应用的重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种简单经济的大尺寸镁或镁合金单晶制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大尺寸镁或镁合金单晶的制备方法，包括以下步骤：

(1)第一级热处理：将镁或镁合金在200-420℃下保温5-20h；

(2)第二级热处理：将经过步骤(1)第一级热处理后的镁或镁合金在300-450℃下保温48-150h；

(3)第三级热处理：将经过步骤(2)第二级热处理后的镁或镁合金在400-550℃下保温20-90h；

在所述第一级热处理、第二级热处理和/或第三级热处理前，先对镁或镁合金进行弹性变形处理或变形量5％以内的塑性变形处理。

作为本发明优选的技术方案，所述弹性变形处理或变形量5％以内的塑性变形处理为弯曲变形处理或压缩、拉伸、扭转变形处理。

作为本发明优选的技术方案，所述步骤(1)中，第一级热处理的温度为300-420℃，保温时间为10-16h。

作为本发明优选的技术方案，所述步骤(2)中，第二级热处理的温度为340-450℃，保温时间为60-120h。

作为本发明优选的技术方案，所述步骤(3)中，第三级热处理的温度为450-550℃，保温时间为30-60h。

本发明优选的技术方案热处理时长较短或能耗较低。

在本发明的技术方案中，除了对镁或镁合金进行弹性变形处理或变形量5％以内的塑性变形处理以外，各级热处理之间的衔接方式有两种选择：一种方式是连续不间断进行，上一级热处理保温完成后，直接变温进入下一级热处理；另一种方式是间断进行，在每级热处理后，将镁或镁合金取出冷却，再进行下一级热处理。当然，可以选择常规的冷却方式，例如在空气中自然冷却。