[发明专利]一种添加硅锆铍的耐热镁合金的制备方法

权利要求书

1.一种添加硅锆铍的耐热镁合金的制备方法，其特征在于：使用的化学物质为：镁、锌、镁硅中间合金、镁锆中间合金、铝铍中间合金、覆盖剂、精炼剂、水玻璃、滑石粉、去离子水、石墨、凡士林，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位

镁：Mg         354g±2g            块状尺寸≤30×30×30mm

锌：Zn         30.3g±0.1g           块状尺寸≤10×10×10mm

镁硅中间合金：Mg-Si  146.7g±0.1g    块状尺寸≤10×10×10mmMg 85%    Si 15%

镁锆中间合金：Mg-Zr  18.2g±0.1g    块状尺寸≤10×10×10mm

Mg 81.87%   Zr 18.13%

铝铍中间合金：Al-Be  0.8g±0.05g    块状尺寸≤10×10×10mm

Al 96.58%  Be 3.42%

覆盖剂：MgCl₂KClNaClCaF₂          18g±0.1g        固态粉体

     其中：MgCl₂ 46%、KCl 41%、NaCl 8%、CaF₂ 5%

精炼剂：MgCl₂KClNaClCaF₂BaCl₂    14g±0.1g       固态粉体

     其中：MgCl₂ 46%、KCl 35%、NaCl 8%、CaF₂ 5%、BaCl₂ 6%

水玻璃：Na₂SiO₃          15mL±1mL            液态液体

滑石粉：Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂　    35g±1g        固态粉体

去离子水：H₂O               750mL±1mL       液态液体

石墨：C                    50g±1g             固体粉体

凡士林：                 50mL±1mL      液态粘稠状液体

制备方法如下：

（1）预制开合式模具

对浇铸使用的模具要进行预制，模具结构为开合式，模体材料为不锈钢，外形尺寸为500×400×300mm，型腔形状为矩形；

（2）配置涂覆剂：秤取水玻璃15mL±1mL、滑石粉35g±1g、去离子水750mL±1mL，置于容器中，搅拌10min，使其混合均匀，成液态糊状；

（3）制备添加硅、锆、铍的镁合金锭

制备添加硅、锆、铍的镁合金锭是在井式熔炼炉的坩埚中进行的，是在加热、搅拌、添加镁硅中间合金、镁锆中间合金、铝铍中间合金的过程中，在覆盖剂、精炼剂的作用下完成的；

①清理井式熔炼炉，用金属铲、金属刷清除坩埚内残留物质，用吸尘器抽吸坩埚内灰尘及有害物质，使坩埚内洁净；

②预热熔炼坩埚、开合式模具，坩埚预热温度320℃，开合式模具预热温度200℃；

③秤取镁块354g±2g、锌块30.3g±0.1g，加入熔炼坩埚中；

秤取覆盖剂7g±0.1g，加入熔炼坩埚上部；

④开启井式熔炼炉并加热，加热温度710℃±5℃，镁块、锌块熔化，搅拌5min，成混合熔液；

⑤添加中间合金

秤取镁硅中间合金146.7g±0.1g、镁锆中间合金18.2g±0.1g、铝

铍中间合金0.8g±0.05g，然后秤取覆盖剂6g±0.1g，覆盖在合金液表面；

继续升温至750℃±5℃下加热、搅拌、熔炼，成合金熔液；

扒去合金液表面熔渣；

秤取精炼剂14g±0.1g，加入熔炼坩埚中，继续加热、搅拌10min，然后在合金液表面加入覆盖剂5g±0.1g；

在750℃保温20min，制成合金熔液； 

⑥调整加热温度至700℃±5℃，合金熔液静置5min；

⑦浇铸成锭，将预制的涂覆剂均匀涂刷模具型腔，将熔炼坩埚内的合金熔液对准开合式模具浇口进行浇铸，浇满为止；

浇铸后成：添加硅、锆、铍的镁合金铸锭；

⑧冷却，浇铸后开合式模具及其内的镁合金铸锭在空气中自然冷却至100℃；

⑨开模，打开开合式模具，取出铸锭，在空气中自然冷却至25℃，冷却后成添加硅、锆、铍的镁合金铸锭；

（4）等通道转角挤压镁合金铸锭

添加硅、锆、铍的镁合金锭的等通道挤压，是在压力机上和等通道挤压模具中完成的；

①制备等通道挤压模具

等通道模具为矩形体，型腔为垂直、水平相连的L形通道，用铬钨锰钢制作；

②配置挤压润滑剂，将石墨50g±1g、凡士林50mL±1mL混合搅拌成石墨润滑剂；

③切制添加硅、锆、铍的镁合金铸锭

按等通道模具型腔形状尺寸，切制镁合金铸锭成矩形体；

④预热等通道挤压模具、镁合金铸锭

将等通道模具、镁合金铸锭置于加热炉中，在300℃下进行预热20min；

⑤等通道挤压镁合金铸锭

将预热的等通道模具安装在压力机上，将石墨润滑剂涂覆在被挤压镁合金铸锭表面； 

将预热的镁合金铸锭加入模具型腔内；

将凸模挤压棒垂直对准模具型腔内的镁合金铸锭；

开启压力机，推动凸模挤压棒进行挤压，挤压压力为150MPa，挤压速度为1.6mm/min；

镁合金铸锭在等通道模具内进行垂直90°挤压变形，等通道挤压后，镁合金锭仍为矩形体块状；

每道次挤压后，镁合金锭顺时针旋转90°； 

镁合金铸锭在等通道模具内的挤压道次为8次；

挤压后为添加硅、锆、铍的耐热镁合金锭；

（5）检测、分析、表征

对制备的添加硅、锆、铍的镁合金锭的形状、色泽、强度、塑性、金相组织进行检测、分析、表征；

用万能试验机对铸锭和等通道挤压的镁合金锭进行室温拉伸性能测试分析；

用X射线衍射仪分别对铸态锭和等通道挤压的镁合金锭进行成分分析；

用金相显微镜对铸锭和等通道挤压的镁合金锭进行金相组织结构分析；

结论：添加硅、锆、铍的镁合金锭为银灰色矩形块状，室温抗拉强度由铸态的127MPa提高到等通道挤压后的225MPa，伸长率由7.6%提高到22%，金相组织致密性好，在200℃、70MPa条件下，蠕变性能由铸态的蠕变断裂寿命0.86h，提高到68h。