[发明专利]一种中间合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中间合金材料及其制备方法，特别是涉及一种用于增强航天器用镁合金材料强度的中间合金材料及其制备方法。

背景技术

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好，而且镁的重量比铝轻，比重仅为1.8，因此是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。但是镁合金强度较低，只有200～300MPa，主要用于制造低承力的零件。因此，只有进一步改进镁合金的强度性能，才能更大范围的在航空航天领域利用镁合金材料的优势。

综上，目前需要一种成本较低，适用于添加到航空航天领域的镁合金材料中，以进一步提高镁合金材料强度的新型中间合金材料。

发明内容

本发明的目的在于，通过改进中间合金成分及各成分间质量配比，提供一种增强航天器用镁合金材料强度的中间合金材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：

一种中间合金材料，由如下重量百分比的组分组成：镁66-71wt％，赤磷28-32wt％，碳化硅0.3-1.5wt％，稀土0.1-0.5wt％。

优选地，本发明的中间合金材料，由如下重量百分比的组分组成：镁66wt％，赤磷32wt％，碳化硅1.5wt％，稀土0.5wt％。

优选地，本发明的中间合金材料，由如下重量百分比的组分组成：镁71wt％，赤磷28wt％，碳化硅0.9wt％，稀土0.1wt％。

进一步地，镁为50-100目的镁粉。

进一步地，赤磷为150-200目的赤磷粉。

进一步地，碳化硅为粒径大于50μm，小于100μm的碳化硅颗粒。

进一步地，稀土为镧和铈含量占70-90wt％的稀土。

本发明提供一种中间合金材料的制备方法，具有以下步骤：

1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；

2)在8-12℃条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为20-30分钟；

3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在18-22℃，压力在75-80KN；

4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在5.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至600-650℃，保温1.5-2.5小时；

5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

1.本发明提供的中间合金材料包含镁合金强化元素，其中硅元素能够和镁元素形成强化相Mg₂Si，提高晶界强度，还能进一步与合金中的其他合金元素形成稳定的硅化物，改善合金的蠕变性能，从而提高镁合金的强度；稀土元素通过细晶强化和固溶强化也能起到提高镁合金强度的作用。将这些元素以通过中间合金的形式添加到传统镁合金中，解决了烧损、高熔点合金不易熔入等问题，在节约成本的同时提高了镁合金材料的强度。

2.本发明提供的中间合金材料，适于添加至航空航天领域用的镁合金材料，能有效的提高最终镁合金材料的强度；使其由原来的强度200～300MPa提高至310～350MPa。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明提供的中间合金材料及其制备方法作进一步说明，但并非限制本发明的应用范围。

实施例1

本发明实施例1的中间合金材料的各组分的重量百分比为：镁66wt％，赤磷32wt％，碳化硅1.5wt％，稀土0.5wt％。

本发明实施例1的中间合金材料的制备方法，包括下述步骤：

1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；

2)在10℃左右的条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为30分钟；

3)将搅拌均匀的粉末置入1公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在20℃左右，压力在80KN；

4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在5.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至630℃，保温2.0小时；

5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。