[发明专利]一种加强镁铋合金中粗大的镁三铋二相形貌的变质方法

说明书

本发明公开了一种加强镁铋合金中粗大的镁三铋二相形貌的变质方法，属于金属材料类及冶金领域，其步骤如下：将镁铋合金按相应的成分配比熔化后升温到710～720℃，将Mn以Mg‑3％Mn中间合金的形式加入，Mn的添加量为0.5～1.5％；加入方法是将Mg‑3％Mn中间合金预热后加入到合金熔体中，并升温搅拌，然后采用六氯乙烷精炼处理，精炼完毕后搅拌熔体并除去除熔体表面浮渣，然后静置10～20分钟，降温到720℃进行铸造。本方法可使合金组织中粗大的网状Mg₃Bi₂相得到很好的变质。此外，采用本方法得到的合金的力学性能还可以得到一定程度的提高。

技术领域

本发明涉及金属材料类及冶金领域，具体的涉及一种加强镁铋合金中粗大的镁三铋二相形貌的变质方法。

背景技术

近年来，Mg-Bi合金受到研究者们的持续关注，从Mg-Bi二元合金相图可以看出，在共晶温度约为553℃时，Bi在Mg中的最大固溶度约为8.85wt.％，200℃时，其固溶度下降至不足1wt.％，Bi在Mg中固溶度高且其随温度下降明显，显示出Mg-Bi合金具备利用热处理获得良好沉淀强化效果的热力学条件。与此同时，Mg-Bi合金中形成的Mg₃Bi₂相熔点高达约为821℃，可以看出合金具有很好的热稳定性和抗蠕变性能。此外，金属Bi无毒，被称为“绿色金属”，使得Mg-Bi合金在开发新型医用生物材料方面也有很大潜力。因此，与应用最广泛的Mg-Al系合金相比，Mg-Bi系合金的高温应用前景更广阔，而相对于Mg-RE系，Mg-Bi合金又具有价格和资源优势。然而，到目前为止镁铋合金在工业领域中的应用因其较差的综合力学性能等原因而受到一定程度的限制。这是由于在镁铋合金凝固过程中,会沿晶界析出大量粗大且呈网状分布的Mg₃Bi₂相(即镁三铋二相)。由于Mg₃Bi₂相的存在，造成Mg₃Bi₂相和镁基体间的塑性变形不协调，从而在Mg₃Bi₂相/镁基体界面附近产生较大的应力集中，导致Mg₃Bi₂相/镁基体界面易成为裂纹源，使得Mg-Bi合金的强度和塑性较差。因此，加强镁铋合金中Mg₃Bi₂相形貌的变质研究，使Mg₃Bi₂相由粗大的网状形貌转变为细小弥散分布的颗粒状，对于提高和改善镁铋合金的综合力学性能，进而扩大其在工业化领域中的应用具有重要的意义。

通过添加适量的合金化元素，既能明显改善合金微观组织，又能改善合金的力学性能，方法简单又不显著增加合金的加工制备成本，是开发高性能镁合金的一个有效途径。近年来，国内外通过合金化方法变质镁合金中第二相的形貌进行了大量的研究工作。KeChen和Ziquan Li在文献“Effect of co-modification by Ba and Sb on themicrostructure of Mg2Si/Mg-Zn-Si composite and mechanism,Journal of Alloysand Compounds 592(2014)196-201”中报道了添加Ba和Sb元素可以对Mg-Zn-Si系合金组织中的汉字状Mg₂Si相起到变质作用。同时，Mengqi Cong也在文献“Effect of Sr onmicrostructure,tensile properties and wear behavior of as-cast Mg-6Zn-4Sialloy，Materials and Design 53(2014)430-434”中报道添加适量的Sr元素能够变质Mg-6Zn-4Si合金中汉字状Mg₂Si相。从这些研究报道中可以看出，通过添加适量的合金化元素变质镁铋合金中粗大的网状Mg₃Bi₂相的方法是可行的。

发明内容

1.要解决的技术问题