[发明专利]镁基球形准晶中间合金及其制法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及以锌作次主要成分的镁基合金，具体地说是镁基球形准晶中间合金及其制法。

背景技术

与目前常用的金属或合金材料相比，镁具有质轻、阻尼性能高、电磁屏蔽能力强和散热性好等优点，从而使镁合金材料在国民经济和国防建设上有着巨大的应用潜力；此外，镁易于回收再利用，是对环境无污染的绿色环保金属，因此，对于镁合金的研究已经成为材料研究领域的热点。虽然现有镁合金的比强度(近似14～16)和比疲劳强度都已经高于铸铝，但是镁合金仍然存在强度较低、韧性差、塑性加工困难和高温蠕变性能差等缺陷，使镁合金的应用范围受到限制。因此，通过各种强化方法来提高镁合金的力学性能成为扩大镁合金应用范围的重要途径，也是镁合金技术领域研发的重点。

自1993年我国北京航空材料研究院的罗治平等人首先确定了Mg-Zn-Y合金中的Mg₃Zn₆Y三元相为二十面体准晶相以来，对Mg-Zn-RE系准晶展开了大量的研究工作。研究发现，使准晶颗粒弥散分布到镁合金基体中，可获得高性能准晶颗粒增强镁基合金材料和复合材料，其中作为增强相的准晶相的形貌、大小、数量和分布对合金材料的性能有重要影响。

CN1718801A公开了镁基球形准晶中间合金及其制造方法，该合金为镁基二十面体准纳米尺度MgxZnuYwMntCas球形准晶中间合金，其化学成分(以质量分数wt％计)为：Mg40.00～45.00％，Zn45.50～55.00％，Mn0.50～4.50％，Y1.00～4.50％，Ca0.10～1.00％，其制备方法是采用高压凝固工艺制备准晶。该现有技术的缺陷是：由于目前压力与球形准晶的形成能力之间尚没有一种量化的公式作为参考，因此可能有不必要的能耗浪费，并且采用高压凝固工艺对生产设备的要求较高，控制复杂，不易于实现产业化生产；另外，该专利方法对合金熔液采用了电脉冲孕育处理，它主要影响了晶粒的大小，对于准晶的形核和长大有一定的影响，这样做又增加了生产成本。CN101054639A披露了Mg-Zn-Nd-Si基球形准晶中间合金及其制造方法，该方法是在常规铸造条件下凝固成形一种Mg-Zn-Nd-Si基高球化率高热稳定性的三维二十面体准纳米尺度MgxZnuNdwSit球形准晶中间合金，其化学成分以wt％计为：Mg42.00％～48.00％，Zn46.50％～55.50％，Nd2.00％～5.00％，Si0.50％～2.00％。该现有技术的缺陷是：在常规铸造条件下凝固得到的合金中的球形准晶大小均在10μm左右，并且其中Mg_xZn_uNd_wSi_t球形准晶相的体积相对含量只占中间合金总体积的30％～40％，这样的镁基球形准晶中间合金在作为增强相时对镁合金复合材料的性能改进不大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供镁基球形准晶中间合金及其制法，该镁基球形准晶中间合金是Mg-Zn-Y-Ti球形准晶中间合金，其制备方法是采用控制凝固速率制备镁基球形准晶中间合金的方法。本发明不仅克服了现有技术能耗浪费、生产设备要求较高、控制复杂和不易于实现产业化生产的缺陷，而且制得的Mg-Zn-Y-Ti球形准晶中间合金使所增强的镁合金复合材料的高温力学性能有极大提高。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

镁基球形准晶中间合金，是Mg-Zn-Y-Ti四元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分(以质量分数wt％计)为：Mg 55.0～65.0％，Zn 30.0～40.0％，Y 2.5～5.5％，Ti1.0～1.5％。

上述镁基球形准晶中间合金，其铸态组织特征是由球形准晶、α-Mg和Mg-Zn相组成，在铸态组织中，球形准晶的直径是6～10μm，平均直径是8μm，球形准晶的体积占该合金总体积的30～40％。

上述镁基球形准晶中间合金的制法，其具体工艺步骤为：

第一步，熔炼镁基球形准晶中间合金的原料熔液