[发明专利]具有规则组织的镁锂合金制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有规则组织的镁锂合金的制备方法。

背景技术

镁锂合金是目前最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、塑性加工性能好、抗震性能和抗高能粒子穿透能力强等特点，是航空航天、兵器制造、汽车工业、核工业等领域最理想并有着巨大发展潜力的结构材料之一。

通过镁锂二元合金相图可知，镁锂合金的成分和结构具有如下特点：双相镁锂合金的α、β两相主要成分都是Mg，两相相区窄（17at.%~24.6at.%Li），与通常的双相合金体系形成的固溶体不同；锂在镁中的固溶度几乎不随温度而发生变化，这使得液相的溶质分布情况可以很好地在固相中保留下来；α、β两相具有超结构转变，α相为以镁为基的固溶体，具有密排六方（hcp）晶体结构，β相为以锂为基的固溶体，具有体心立方（bcc）晶体结构。这些特点为制备具有规则组织的镁锂合金奠定了基础。

定向凝固技术是研究凝固理论和金属凝固规律的重要手段，也是改善材料组织、提高材料强度、抗蠕变性和疲劳能力的一种有效方法。定向凝固技术能有效地控制凝固组织的晶粒取向，消除横向晶界，提高材料的纵向力学性能，目前已广泛用于高温合金的制备。同时，定向凝固技术也是模拟合金的凝固过程、研究凝固界面形态与凝固组织，制备半导体材料、磁性材料、单晶生长、功能材料及定向自生复合材料等方面的重要研究手段。然而，由于受各种条件的限制，目前还没有关于采用定向凝固技术制备具有规则组织的镁锂合金的相关报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有规则组织的镁锂合金的制备方法。

一种具有规则组织的镁锂合金的制备方法，包括以下步骤：

熔炼特定成分的镁锂合金；

将熔化后的镁锂合金铸锭进行线切割加工成棒材；

将镁锂合金棒材装样；

采用梯度加热法加热装好的镁锂合金棒材至定向凝固所需温度，所述梯度加热法包括：加热至500~700℃并定时保温，加热至750~950℃并定时保温，加热至1000~1100℃并定时保温；以及

将加热至定向凝固所需温度的镁锂合金进行下拉定向凝固。

本发明所提供的具有规则组织的镁锂合金的制备方法，利用定向凝固技术制备出的镁锂合金具有规则的组织结构，且工艺简单，操作方便，成本较低，具有广阔的应用前景和工业化生产前景。

附图说明

图1为本发明第一实施例所制备的β棒状组织的镁锂合金的纵截面照片。

图2为本发明第一实施例所制备的β棒状组织的镁锂合金的横截面照片。

图3为本发明第二实施例所制备的α/β交替的层片状组织的镁锂合金的纵截面照片。

图4为本发明第二实施例所制备的α/β交替的层片状组织的镁锂合金的横截面照片。

图5为本发明第三实施例所制备的α棒状组织的镁锂合金的纵截面照片。

图6为本发明第三实施例所制备的α棒状组织的镁锂合金的横截面照片。

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例所提供的具有规则组织的镁锂合金的制备方法。

一种具有规则组织的镁锂合金的制备方法，包括以下步骤：

S1：熔炼特定成分的镁锂合金；

S2：将熔化后的镁锂合金铸锭进行线切割加工成棒材；

S3：将镁锂合金棒材装样；

S4：采用梯度加热法加热装好的镁锂合金棒材至定向凝固所需温度，所述梯度加热法包括：加热至500~700℃并定时保温；加热至750~950℃并定时保温，加热至1000~1100℃并定时保温；以及

S5：将加热至定向凝固所需温度的镁锂合金进行下拉定向凝固。

在步骤S1中，所述特定成分的镁锂合金中，锂的质量百分含量为5%～10%，镁的质量百分含量为90%～95%。镁锂合金中还可以含有一定量的杂质，杂质的总质量百分含量小于0.03%，所述杂质为铝（Al）、铁（Fe）、铜（Cu）、镍（Ni）、锰（Mn）、硅（Si）或其组合。熔炼特定成分的镁锂合金的步骤在电磁感应熔炼炉中进行。

在步骤S2中，加工成的的镁锂合金棒材尺寸为直径Φ5mm～12mm，长度100mm～150mm。镁锂合金棒材在加工的过程中，表面形成有氧化层，通常为电火花氧化层。步骤S2进一步包括一除去锂合金棒材表面氧化层的步骤。该氧化层通过车削的方法除去。