[发明专利]镁钪合金的固体烧结制备方法

说明书

本发明提供了一种镁钪合金的固体烧结制备方法。该方法包括以下步骤：S1，将镁颗粒和钪颗粒通过搅拌或研磨的方式进行混合，得到镁钪混合颗粒；S2，将镁钪混合颗粒在温度200～400℃、压力200～600MPa的条件下进行热压，形成镁钪混合物块体；S3，将镁钪混合物块体在温度200～500℃、挤压比5～30的条件下进行挤压，得到镁钪合金。采用该方法工序简单，且具有合金成分均匀、钪利用率高的优势。

技术领域

本发明涉及合金制造技术领域，具体而言，涉及一种镁钪合金的固体烧结制备方法。

背景技术

镁钪合金由于具有优异的强度、比强度、塑性、抗疲劳性、高温蠕变性、高导热性和形状记忆性等，其可广泛应用于轨道交通、汽车、航空航天、军工科防和通讯电子等领域。

现有镁钪合金的制备方法主要有对掺法、金属热还原法和熔盐电解法。对掺法是在保护气氛下将金属钪直接加入到熔化的镁熔体中，恒温搅拌后浇铸而制得，但是镁和钪的熔点相差很大，使得对掺法所需温度高、恒温时间长，镁钪烧损严重，且镁钪熔合不均匀，合金组织成分偏析严重。金属热还原法以含钪化合物为原料，使用活性金属镁为还原剂，高温下钪原料在镁熔体中被还原为金属钪，生成的金属钪向镁熔体中扩散，当熔体中钪的浓度达到规定值时，浇铸得到镁钪合金，但在制备熔盐阶段会产生有毒气体，且钪的实收率较低，废渣量大。熔盐电解法是将含钪原料加入到特定的熔盐电解质体系中，在电场的作用下，电解质中的钪离子还原形成金属钪，进而形成镁钪合金，但所需装置复杂，需经常更换电解槽，钪的转化率不高，中间合金制备成本高，有大量固废熔盐产生，对环境造成一定的污染。

专利CN102650010中采用熔铸制备工艺制备合金，其先将合金中各组分金属锭在混合气体保护下熔化，然后浇注于模具中并750℃保温120分钟，最后水冷至室温再进行固溶(0.85T_m，6h)与时效(0.2T_m，2h，80MPa)处理而制得高抗蠕变性能的镁钪合金。然而，由于镁、钪化学性质活泼，在熔炼制备过程中极易烧损，造成钪利用率较低，成本较高，合金熔炼是采用一次全部添加的方式，合金成分组织产生偏析不均匀，另外需要后续的固溶和时效处理，工艺复杂，成本偏高。

文章“Mechanical properties of Mg-Sc binary alloys under compression”中提到，商用纯镁和钪在石墨坩埚中真空下采用感应加热制得Mg-Sc合金，并对铸锭进行均匀化处理(15h，350℃，Ar)，得到强度和韧性均有提高的镁钪合金。然而，真空装置设备复杂，制备试样小不适用于批量化生产应用，且钪的含量较低，钪优异的性能不能充分体现。

专利CN100546456中先将氧化钪经氯化溶解、过滤、蒸发、熔融制得复合氯化物熔盐，再利用镁热还原法制备铝镁钪中间合金。然而，该工艺过程中引用强酸，后续工艺需要再次去除，增加工艺流程，最终产品不是纯镁钪合金，合金中钪含量较低为1.5％～3％(重量百分比)，且不易控制。

可见，目前制备镁钪合金的方法多存在工序复杂、合金成分偏析不均匀、钪利用率低等缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种镁钪合金的固体烧结制备方法，以解决现有技术中制备镁钪合金时工序复杂、合金成分偏析不均匀、钪利用率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种镁钪合金的固体烧结制备方法，其包括以下步骤：S1，将镁颗粒和钪颗粒通过搅拌或研磨的方式进行混合，得到镁钪混合颗粒；S2，将镁钪混合颗粒在温度200～400℃、压力200～600MPa的条件下进行热压，形成镁钪混合物块体；S3，将镁钪混合物块体在温度200～500℃、挤压比5～30的条件下进行挤压，得到镁钪合金。

进一步地，步骤S2中，热压过程的热压时间为5～180min。

进一步地，步骤S2中，将镁钪混合颗粒在温度300～400℃、压力200～600MPa的条件下进行热压120～180min，形成镁钪混合物块体。