[发明专利]一种镁锡锌铝钛合金锭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁锡锌铝钛合金锭的制备方法，属有色金属合金制备及应用的技术领域。

背景技术

镁及其合金具有比强度高、比刚度高、易加工的特性，常在航空、航天、汽车、电子工业中得到应用；但镁及其合金大都硬度低、强度低、耐腐蚀性差，使其应用受到了很大局限。

为了提高镁及其合金的硬度、强度、耐腐蚀性，常在镁及其合金中掺杂贵金属或稀土类物质，以使其生成增强相或细化晶粒，例如CN104099504A专利，采用变形和时效的方式添加Pr、Er、Ho三种稀土元素，这些稀土元素的添加不仅加大了合金熔炼的难度，增加了成本，而且使材料的塑性降低，反而影响了镁合金材料的应用。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对镁及镁合金强度低、硬度低、耐腐蚀性差的现状，将镁与同属有色金属的锡、锌、铝、钛进行混合，经真空熔炼、均质化处理、等径角挤压，制成镁锡锌铝钛合金锭，以大幅提高镁锡锌铝钛合金的力学性能，扩大镁锡锌铝钛合金的应用范围。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：镁、锡、锌、铝、钛、石墨、凡士林、无水乙醇、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量、体积纯度控制：

(2)制备开合式模具

开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔尺寸为125mm×35mm×20mm，模具型腔表面粗糙度R_a≤0.08-0.16μm；

(3)配制等径角挤压润滑剂

称取石墨20g±0.001g，量取凡士林30mL±1mL，加入烧杯中，搅拌10min，成粘稠状石墨润滑剂；

(4)熔炼镁锡锌铝钛合金熔液

镁锡锌铝钛合金熔液的熔炼是在真空熔炼炉内进行的，是在中频感应加热熔炼、抽真空、氩气保护下完成的；

①配置镁锡锌铝钛合金粉

称取镁粉335.96g±0.001g、锡粉32g±0.001g、锌粉24g±0.001g、铝粉8g±0.001g、钛粉0.04g±0.001g，加入石英容器中，搅拌混合10min，成镁锡锌铝钛合金粉；

其组合配比为：镁：锡：锌：铝：钛＝83.99：8：6：2：0.01；

②清理真空熔炼炉

打开真空熔炼炉，清理炉腔及熔炼坩埚，使其洁净；

③置放镁锡锌铝钛合金粉

将配制的镁锡锌铝钛合金粉置于熔炼坩埚内，关闭真空熔炼炉，并密闭；

④抽取炉内空气

开启真空熔炼炉的真空泵，抽去炉腔内空气，使炉腔内压强达100Pa；

⑤向炉腔输入氩气

开启氩气瓶，向真空熔炼炉炉腔内输入氩气，氩气输入速度200cm³/min，使炉腔内压强稳定在1×10⁵Pa；

⑥加热、熔炼

开启中频感应加热器，加热熔炼坩埚内的镁锡锌铝钛合金粉；

加热温度710℃±2℃，加热时间30min，加热后，成镁锡锌铝钛合金熔液；

镁锡锌铝钛混合细粉在加热熔炼过程中将发生合金化反应，反应方程式如下：

式中：α-Mg:纯镁相；Mg₂Sn：镁锡相；Mg₄₂Zn₄₅Al₁₃：镁铝锌相；Ti：纯钛相，异质形核相；

⑦浇注

熔炼后，开启真空熔炼炉，取出熔炼坩埚，对准开合式模具浇口进行浇注，浇注后密闭浇口；

⑧冷却

将浇注后的模具及其内的铸件埋入细砂中，自然冷却至25℃；

⑨脱模

开启开合式模具，取出铸件，即镁锡锌铝钛铸锭；

⑩修整、清理、打磨、清洗

将镁锡锌铝钛铸锭置于钢质平板上，用机械进行修整、清理，成125mm×35mm×20mm合金锭；

然后用砂纸打磨合金锭各表面，用无水乙醇进行清洗，使其洁净；

(5)均质化处理镁锡锌铝钛铸锭

镁锡锌铝钛铸锭的均质化处理是在热处理炉内进行的，是在阶梯加热过程中完成的；

①将镁锡锌铝钛铸锭置于热处理炉内，密闭；

②开启加热炉，进行第一级加热，加热温度350℃±2℃，加热时间150min；