[发明专利]一种增强型抗蠕变镁硅铈合金锭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强型抗蠕变镁硅铈合金锭的制备方法，属有色金属材料制备及应用的技术领域。

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料，具有密度低、质量轻、加工性能好、易于回收等优点，多用于航空、汽车、医疗、电子等领域；但镁合金高温抗蠕变性能差、强度低、硬度差、抗腐蚀性差，使其应用受到很大限制。

为了提高镁合金的力学性能，常对其做合金化处理，常添加的合金元素有铝、锌、钙、锰等；添加这些元素合金化处理后，镁合金只能在≤120℃的环境下使用，限制了镁合金的应用范围，很难达到航空航天、军工汽车等领域对使用温度的要求，这一技术还在科学研究中；因此需要对镁及其合金材料进行稀土元素改性处理，以使镁及其合金在高温条件下达到使用要求。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，采用在金属镁中掺杂元素硅、稀土元素铈，经熔炼、精炼、浇铸，制成稀土铈改性增强型抗蠕变镁硅铈合金，以提高镁合金的高温抗蠕变性能，扩大镁合金的应用范围。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：镁、硅、镁铈中间合金、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

镁：Mg，固态块体，293.502g±0.001g

硅：Si，固态粉体，15.902g±0.001g

镁铈中间合金：Mg-Ce，固态块体，8.481g±0.001g

无水乙醇：C₂H₆O，液态液体，2000mL±10mL

氩气：Ar，气态气体，800000cm³±100cm³

制备方法如下：

(1)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150mm×35mm×150mm，模具型腔表面粗糙度Ra 0.08-0.16μm；

(2)切制镁、镁铈中间合金块体

将镁、镁铈中间合金块体置于钢质平板上，用机械分别进行切制，块体尺寸≤40mm×40mm×10mm；

(3)熔炼合金熔液

合金熔液的熔炼是在真空熔炼炉内进行的，是在抽真空、氩气底吹、熔炼过程中完成的；

①预热熔炼坩埚

预热温度450℃，预热时间15min；

②置放镁块、硅粉、镁铈中间合金块

将切割好的镁块、硅粉、镁铈中间合金块加入到真空熔炼炉内的不锈钢坩埚内，密闭；

③开启真空熔炼炉的真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达2Pa；

④氩气底吹

打开氩气瓶，经底吹管向真空熔炼炉内的熔炼坩埚内吹入氩气，氩气底吹速度为200cm³/min；使炉内压强恒定在一个大气压；

⑤开启真空熔炼炉的中频感应加热器，加热熔炼温度800℃±1℃，熔炼时间60min，并恒温保温；

在熔炼过程中合金熔液发生合金化反应，反应方程式如下：

式中：

Mg₂Si₂Ce：镁硅铈化合物

(4)浇铸

停止加热，停止氩气底吹；

开炉，将不锈钢坩埚内的镁硅铈合金液对准开合式模具浇口，进行浇铸，浇满为止；

(5)冷却

将浇铸了镁硅铈合金液的模具埋入细砂中进行冷却至25℃；

(6)开模

开启开合式模具，取出镁硅铈合金锭，即增强型抗蠕变镁硅铈合金锭；

(7)清理，清洁，清洗

将浇铸的镁硅铈合金锭置于钢质平板上，用机械清理周边及正反表面；清洗后用无水乙醇清洗，清洗后晾干；

(8)检测、分析、表征

对制备的镁硅铈合金锭的形貌、色泽、蠕变速率、蠕变应变性能进行检测、分析、表征；

用高温蠕变试验机进行稳态蠕变速率和蠕变应变率检测，在温度150℃、应力50MPa条件下，100h的稳态蠕变速率为1.79×10^-9s^-1，100h蠕变应变率为0.17％；

结论：镁硅铈合金铸锭为银灰色铸锭，稳态蠕变速率为1.79×10^-9s^-1，100h蠕变应变为0.17％；

(14)储存包装