[发明专利]一种镁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种镁合金的制备方法。

背景技术

镁合金是以镁为基，加入其他元素组成的合金，是继钢铁和铝合金之后第三类重要的金属结构材料。镁合金由于具有质轻、高比强度、高比刚度、减振性、良好的电磁屏蔽性和抗辐射能力的优点，因此在汽车、电子电器、交通、航空航天和国防军工等领域发挥着重要的作用。

普通的镁合金高温力学性能较差，当温度升高时，它的强度大幅度下降，因而它难以在高温下长时间使用。提高镁合金的高温力学性能是近30年镁合金研究的重要课题。目前，已开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有稀土、硅、钍和银。Mg-Al-Si系镁合金是一类重要的耐热镁合金材料，适于150度以下场合使用。目前Mg-Al-Si系镁合金主要作为汽车空冷发动机曲轴箱、风扇壳体和发动机支架的零部件，并得到了广泛使用。在Mg-Al-Si系镁合金中，对耐热性能起主要作用的金属间化合物Mg₂Si具有高熔点、与基体相近的密度、高弹性模量和低膨胀系数的特点，因而Mg₂Si有利于提高镁合金材料的耐热性能。

现有技术中采用铸造方法制备的Mg-Al-Si系耐热镁合金微观组织粗大，并且Mg₂Si相成核长大过程难以控制，导致生成的Mg₂Si相尺寸粗大，以粗大的汉字块形状出现，从而导致该种合金在室温下机械性能不理想，在室温下强度只有240MPa左右，难以满足现代工业对耐热镁合金材料的不断需求。

从粉体出发，机械制粉与粉末冶金烧结相结合的方法是制备高性能合金材料的常用方法，采用这两种制备技术相结合的方法虽然能够控制镁合金的微观结构，但是其仍存在Mg₂Si相成核长大过程不易控制这一技术问题，使生成的Mg₂Si相尺寸比较粗大，以粗大的汉字块形状出现，并且使用粉末冶金烧结技术会造成金属镁氧化，使大量氧化物夹杂在合金中，从而极大的影响镁合金的力学性能。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种镁合金的制备方法，通过本发明提供的方法使镁合金的室温力学性能得到提高。

本发明提供一种镁合金的制备方法，包括以下步骤：

a)将硅化镁纳米粉末、锌粉、铝粉和镁粉高能球磨1～2h，得到混合粉末，所述混合粉末包括：2.2～3.6wt％的硅化镁，0.5～1.5wt％的锌，4.5～5.5wt％的铝和90.5～91.9wt％的镁；

b)将所述混合粉末加压成型，得到坯体；

c)将所述坯体在惰性气体保护下加热，加热温度为420～450℃，保温30～50分钟，加热后挤压，将挤压后的坯体水冷，得到镁合金。

优选的，所述硅化镁纳米粉末的粒度小于100纳米。

优选的，所述锌粉、铝粉和镁粉的粒度小于1微米。

优选的，所述加压的压力为300～400MPa。

优选的，所述惰性气体为氩气。

优选的，所述加热温度为440～450℃。

优选的，所述挤压的挤压比为(9～10)∶1。

优选的，所述挤压的挤压速度为1～2mm/s。

优选的，所述挤压的压力为550～650T。

与现有技术相比，本发明在原料中直接添加Mg₂Si纳米粉末，并配合高能球磨且严格控制球磨时间的方法，使混合粉末充分破碎和混合均匀，得到了纳米级的增强相颗粒和亚微米级的复合金属颗粒，同时具有适度的活性易于进行后续的操作。为了避免高能球磨后得到的颗粒过度氧化，同时使最终产品的微观组织均匀细小，本发明随后采用了热挤压技术。该方法时间较短，避免了颗粒氧化影响产品性能的问题。同时，该方法有利于地促进了晶界变窄，晶粒细化。最后本发明再配合水冷的冷却方式，避免了晶粒长大影响产品性能的问题，从而得到了微观组织均匀细化的镁合金。本发明在原料中直接添加纳米级Mg₂Si，并采用高能球磨制粉和热挤压相结合的制备方法制备了镁合金，制备的镁合金微观组织细小均匀，并且增强相颗粒Mg₂Si以纳米级的状态存在于镁合金中，有利于提高镁合金的室温力学性能。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的镁合金的扫描电镜照片；

图2为本发明实施例1制备的镁合金的增强相颗粒Mg₂Si的面扫描图谱。

具体实施方式