[发明专利]一种高纯铝镁合金微细丝及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高纯铝镁合金微细丝及其制备方法和应用，属于冶金和压延加工技术领域。该高纯铝镁合金微细丝由铝镁合金组成，其中，Mg的含量为5‑20wt％，余量为Al。该微细丝主要用于Z箍缩试验的试验因素研究制作。本发明的高纯铝镁合金微细丝材成分均匀，尺寸精准，一致性好。采用真空垂直半连续铸造、热挤压开坯和单丝拉拔的方法制备，采用该方法能够有效避免杂质引入，提高合金纯度；改善了合金脆性，降低加工难度，可以制得性能优异的高纯铝镁合金微细丝。

技术领域

本发明涉及一种高纯铝镁合金微细丝及其制备方法和应用，主要用于Z箍缩试验的试验因素研究制作，属于冶金和压延加工技术领域。

背景技术

Z箍缩，是电流流过柱形导体(等离子体、导电物质)产生角向磁场，该角向磁场作用于载流子从而形成径向压力。当电流达到百万安培量级时，可产生巨大的磁压力，用于约束等离子体或使物质向内加速、碰撞，可获得高温、高密度的等离子体状态。金属丝阵负载是Z箍缩内爆产生有广泛应用前景的强X射线辐射的重要方法之一。不同丝阵质量、不同丝阵半径、不同粗细和不同材料金属丝构成的丝阵对内爆时间、内爆轨迹、内爆速度以及最大动能和动能转换率均有一定影响。

其应用于惯性约束聚变能源科学、X射线激光器等，该试验的完善，对于推动高增益聚变燃烧物理、高功率脉冲功率技术、高峰值功率次临界堆等尖端科技的发展有较大帮助；有利于我国核能领域核心材料研制能力的提升，推动高温、高压、强辐射等极端条件堆材料技术的发展，为我国建立核能材料完整的研发体系提供助力。

随着Z箍缩技术的发展，使用的丝阵材料以及相关性能也在研究过程中。目前阶段，通常采用Φ5-25μm左右的超细钨丝，以及Φ6-25μm的超细铝丝或铝合金丝作为丝阵材料。铝作为低原子序数(低Z)材料可以减少杂质对试验稳定性的影响，因此在Z箍缩物理实验中已经得到重要应用。而在铝合金中进行元素掺杂，能够以一些元素作为示踪元素，来研究相关试验参数。由于Mg的K壳层辐射谱线较易获得，故在Al丝中掺杂Mg后，可将Mg作为示踪元素，应用于Z箍缩试验丝阵对试验结果影响的研究中。但是，为避免其他元素对试验结果的影响，一般合金要求较高的纯度，尤其要避免高原子序数元素的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高纯铝镁合金微细丝，该丝材性能优异，成分配比既能够满足使用要求，又可实现深加工和精加工，可推广应用于多种Z箍缩试验用微细丝材的制备。

本发明的另一目的在于提供上述高纯铝镁合金微细丝的制备方法，该方法简单、高效，利于批量生产和质量保证。

本发明的再一目的在于提供上述高纯铝镁合金微细丝的应用，该合金微细丝主要用于Z箍缩试验的试验因素研究。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高纯铝镁合金微细丝，该合金微细丝由铝镁合金组成，其中，Mg的含量为5-20wt％，余量为Al。

所述的合金微细丝中，Mg的含量优选为6-18wt％，更优选为8-16wt％，最优选为9-12wt％。

优选的，所述的高纯铝镁合金微细丝中，铝镁合金的纯度不低于99.9wt％，即除主元素Al、Mg外，杂质元素含量总和不大于0.1wt％。

优选的，所述的高纯铝镁合金微细丝的直径为Φ6-25μm；所述的合金微细丝的拉断力为10-30cN，延伸率不低于1％。

本发明提供了一种高纯铝镁合金微细丝的制备方法，采用“真空垂直半连续铸造-热挤压-单丝拉拔”工艺流程，包括以下步骤：

(1)备料：按照质量百分比称取铝、镁，其中，Mg为5-20wt％，Al为余量；

(2)真空垂直半连续铸造：将称好的铝、镁原料放入真空半连续铸造炉的石墨坩埚中，抽真空，采用中频感应熔炼，金属全熔后半连续铸造成圆形锭坯；