[发明专利]含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含长周期有序相的Mg‑Ni‑Y合金及其制备方法，该合金由以下质量百分比的组分组成：10～20wt.％的Ni，20～35wt.％的Y，余量为Mg。本发明制备出含长周期有序相的Mg‑Ni‑Y合金，其中长周期有序相的结构特征为(001)面的堆垛顺序是ABCACABCBCAB，在300～500℃下可以稳定存在；本发明制备的镁合金中长周期有序相硬度达125～135HV；采用真空悬浮熔炼炉熔炼合金，直接浇铸成型，降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种Mg-Ni合金及其制备方法，特别是还涉及一种稀土Mg-Ni合金及其制备方法，应用于镁合金材料技术领域。

背景技术

金属镁和镁合金是工业中最轻的金属结构材料，纯镁的密度仅仅是1.74g/cm³，是铝的2/3，铁的1/4，镁合金还拥有导热导电性好、电磁屏蔽好、阻尼减振和易于回收等一系列优点，若能大量采用镁合金来取代目前在航天航空、交通运输和民用建筑等行业中主要使用的铝合金及钢结构材料，将有效地实现轻量化的目标，缓解日益严重的能源和环境问题。

作为结构材料，普通铸造镁合金的强度不足300MPa，变形镁合金的强度不足400MPa，且100℃工作时强度急剧下降，严重限制镁合金在承载结构件上的应用。目前，合金化是提高镁合金性能主要手段，稀土元素有着净化熔体、细化组织、

力学性能和腐蚀性能的优点，已广泛应用于钢铁和有色金属中。2001年日本学者采用快速凝固粉末冶金技术开发出了Mg₉₇Zn₁Y₂合金，此合金室温下屈服强度达到610MPa，延伸率达到5％，性能优异的原因是合金组织中含有长周期有序相和细晶镁，随着对长周期有序相的研究深入，发现长周期有序结构相主要存在于Mg-稀土元素-过渡金属元素的三元合金体系中，稀土元素主要是Y、Gd、Tb、Dy、Er、Ho等，过渡金属元素主要是Zn、Ni、Cu、Co等。根据长周期有序结构相(001)晶面的堆垛顺序，可以将其分为18R、14H、24R、10H等不同类型的长周期有序结构相，其中数字代表一个周期内的(001)面的数量，字母R代表长周期有序相的菱方对称性，字母H代表长周期有序相的六方对称性。当前，长周期有序相是镁合金的有效强化相之一。

CN201710211819.6公开了“一种提高含LPSO结构相的Mg-RE-Zn系合金室温塑性的方法”，将铸态Mg-RE-Zn系合金在(480±10℃)×24h+(500±5℃)×32h的条件下进行双级均匀化热处理，随后合金随炉冷却至460～480℃保温2h±10min，得到含针状14H长周期有序相的Mg-RE-Zn系合金，此方法可将铸态合金中块状18R长周期有序相转变成针状14H长周期有序相，从而提高合金的塑性，但该镁合金因在高温下存在相转变，限制了其在高温环境下的应用。

CN201510614718.4公开了“一种铸造Mg-Zn-Y镁合金长周期结构相的调控方法”，此方法将含18R长周期有序相的Mg-Zn-Y合金放入初温180～230℃的热处理炉中，然后升温至500～530℃，保温3～20h，然后取出于60～85℃水中淬火，随后将合金放入初温300～330℃的热处理炉中，保温35～50min，然后取出于60～70℃水中淬火，在放入热处理炉中升温至175～225℃，保温1.5～60h，随炉冷却至80～100℃时，取出空冷，此方法可以消除铸造合金中的成分偏析，促使18R长周期有序相向14H长周期有序相的转变，并改善长周期有序相的分布，提高合金的综合力学性能，但该方法工艺复杂，制备成本高，高温下物相易转变，无法在高温环境下应用。

综上所述，现有利用长周期有序相提高镁合金综合力学性能的方法中，主要是采用复杂的热处理工艺，促使18R长周期有序相向14H长周期有序相的转变，存在问题有：

1.合金含量低，强度不足；

2.无法在高温环境中应用，长周期有序结构相稳定存在温度低；