[发明专利]一种高强度微合金化镁合金锭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度微合金化镁合金锭的制备方法，属有色金属合金增强制备及应用的技术领域。

背景技术

镁及镁合金是最轻的有色金属结构材料，可在机械、电子、航空、医学、日用工业中应用，具有高的比强度、比模量，具有优良的加工性能；但是，镁及镁合金强度低、硬度低、耐腐蚀性差、耐磨损性能差、膨胀系数高、耐高温性能差，使镁及镁合金的应用受到了很大的局限；故必须对镁及镁合金的力学性能进行改进，才能扩展镁及镁合金的应用范围。

镁及镁合金的增强增韧方法有多种形式，例如掺杂金属法、轧制法、等通道挤压法，但这些方法仍存在技术上的不足，很难达到高精尖产品的使用要求。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的不足，采用镁、锌、钙、镁钕中间合金、镁钆中间合金为原料，经熔炼铸造成锭、多向锻压、固溶、低速挤压，制成高强度细微化镁合金锭，以增强镁合金的金相组织力学性能，扩展镁合金的使用范围。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：镁、锌、钙、镁钕中间合金、镁钆中间合金、无水乙醇、二氧化碳，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

镁：Mg，1000g±0.01g

锌：Zn，32.40g±0.01g

钙：Ca，5.40g±0.01g

镁钆中间合金：Mg₄₇Gd₃，28.80g±0.01g

镁钕中间合金：Mg₉Nd，13.5g±0.01g

无水乙醇：C₂H₅OH，5000mL±10mL

二氧化碳：CO₂，300000cm³±100cm³

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

镁：固态块体99.9％

锌：固态固体99.9％

钙：固态固体99.9％

镁钆中间合金：固态固体99.9％

镁钕中间合金：固态固体99.9％

无水乙醇：液态液体99.7％

二氧化碳：气态气体99.7％

(2)热处理镁、镁钆中间合金、镁钕中间合金

将镁、镁钆中间合金、镁钕中间合金置于真空干燥箱中，进行预热干燥处理，干燥温度105℃，真空度10Pa，干燥时间90min；

(3)熔炼、铸制镁合金锭

镁合金锭的熔炼是在真空熔炼炉内进行的，是在中频感应加热熔炼、超声波搅拌器搅拌，二氧化碳气体保护下完成的；

①预制不锈钢模具

铸制镁合金锭的开合式模具是用不锈钢材料制造的，模具型腔为矩形，型腔尺寸为30mm×30mm×60mm，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；

②清理熔炼坩埚

熔炼使用的坩埚要用金属铲、金属刷进行清理，然后用无水乙醇进行清洗，使坩埚内洁净；

③将镁、锌、钙、镁钆中间合金、镁钕中间合金按准备用量加入熔炼坩埚内；

④将超声波搅拌器垂直置于熔炼坩埚内，并固定；

⑤关闭真空熔炼炉，并密闭；

⑥开启真空泵，抽取真空熔炼炉内空气，使炉内压强达8Pa；

⑦开启二氧化碳气体瓶，向真空熔炼炉内输入二氧化碳气体，二氧化碳输入速度200cm³/min，使炉内压强恒定在0.1Mpa；

⑧开启中频感应加热器，加热熔炼坩埚内的化学物质，加热温度720℃±2℃，加热熔炼时间40min；

同时开启超声波搅拌器，搅拌熔炼坩埚内的合金熔液，超声波搅拌器频率30KHz；

熔炼后成合金熔液；

化学物质在加热、熔炼、超声波搅拌、二氧化碳气体保护下将发生合金化反应，反应方程式如下：

Mg_98.3Zn_1.2Ca_0.3Gd_0.1Nd_0.1：镁锌钙钆钕合金

熔炼后，合金化熔液静置10min；

⑨浇铸

将预制好的不锈钢模具进行预热，预热温度400℃，预热时间60min；

将合金化熔液对准不锈钢模具浇口进行浇铸，浇满为止；