[发明专利]具有超细凝固组织的准晶增强Mg-6Zn-3Y合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超细凝固组织的自生准晶增强合金及其制备方法，具体地说是一种具有超细凝固组织的准晶增强Mg-6Zn-3Y合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有优良导电性、导热性、电磁屏蔽性能和高的比强度、比刚度、减震性等特点，是目前实际应用最轻的金属结构材料，在航空航天、汽车和3C（计算机、通信及消费电子产品）等行业具有广阔的应用前景。然而，镁合金由于强度较低、韧性差、塑性加工困难好高温蠕变性能差等问题，限制了其在工业上的进一步应用。因此，通过各种制备技术来提高镁合金力学性能，扩大镁合金应用范围是镁合金技术领域研发的重点。

自1984 年美国国家标准局（NBS）谢切曼(D.shechtman)等人在急冷的Al-Mn合金中首次发现准晶以来，在铝基、镁基及其它合金中相继发现了很多种准晶。1993年，我国北京航空材料研究所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，并对Mg-Zn-RE系准晶进行了大量的研究工作。准晶相因具有独特的原子排列结构，使其具有优异的机械性能和物理性能，如高强度、低摩擦系数、低热导率、低电导率、抗氧化、耐腐蚀等。研究表明，细化组织是镁合金最主要的强化方法之一，而作为增强相的准晶形貌、大小、数量和分布对镁基合金的性能有着重要的影响，在镁合金基体上弥散分布粒状准晶相，有望获得高性能准晶颗粒增强镁基合金材料和复合材料。

经检索发现，在所公开的技术中，如CN 101705405 A 公开了镁基球形准晶中间合金及其制备方法，采用控制冷却速率的方法制备了Mg-Zn-Y-Mn-Cu五元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为(wt. %)：Mg 55.0~65.0%, Zn 30.0~40.0%, Y 2.5~5.5%, Mn 0.10~1.50%, Cu 0.10~0.50%。制备的球形准晶直径为2~7 ，体积占总体积的35~45%。

如，CN 101705406 A 公开了镁基球形准晶中间合金及其制备方法，采用控制冷却速率的方法制备了Mg-Zn-Y-C四元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为(wt. %)：Mg 55.0~65.0%, Zn 30.0~40.0%, Y 2.5~5.5%, C 0.10~0.50%。制备的球形准晶直径为2~7 ，体积占总体积的40~48%。

如，CN 101705407 A 公开了镁基球形准晶中间合金及其制法，采用控制冷却速率的方法制备了Mg-Zn-Y-Ti四元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为(wt. %)：Mg 55.0~65.0%, Zn 30.0~40.0%, Y 2.5~5.5%, Ti 0.10~0.50%。制备的球形准晶直径为6~10 ，体积占总体积的30~40%。

  如，CN 102212727 A 公开了一种自生准晶增强Mg-Zn-Y合金及熔炼方法，采用在熔体中加入Al-Ti-C的方法制备了自生准晶增强Mg-Zn-Y合金，其化学成分为(wt. %)： Zn 3.0~10.0%, Y 0.5~3.0%, Al-Ti-C 0.05~1.0%。

综上所述，上述公开的专利技术内容主要是在普通凝固和快速凝固条件下制得的镁基球形准晶中间合金，其所制备出的二十面体准晶相尺度均为 级，而关于准晶尺度在 级别的报道很少，尤其是对于在超高压下制备具有超细凝固组织准晶增强Mg-6Zn-3Y合金未见有关报道。

发明内容

鉴于上述现状，本发明的目的是提供一种具有超细凝固组织的准晶增强Mg-6Zn-3Y镁合金，所制备的具有自生纳米准晶及超细凝固组织的准晶增强镁合金具有较高的力学性能及热稳定性。

本发明的另一目的是提供了该Mg-6Zn-3Y合金的制备方法，在GPa级超高压下，通过控制凝固压力、加热温度和冷却速率的方法制备具有超细凝固组织的准晶增强镁合金。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

具有超细凝固组织的准晶增强合金，其化学成分按质量百分数wt%计为：Mg ：87.0~93.0%、Zn ：3.0~10.0%、Y ：1.0~3.0%。

所述超细凝固组织自生准晶增强镁合金的制备方法，包括如下步骤：

1、制备常压下铸态Mg-Zn-Y合金材料：