[发明专利]一种微合金化超高强度镁合金的制备方法

权利要求书

1.一种微合金化超高强度镁合金的制备方法，其特征在于微合金化超高强度镁合金的制备方法是按以下步骤进行的：

一、制备微合金化镁合金：将纯镁块放置在带筋坩埚中，在带筋坩埚的顶部盖上盖体，将带筋坩埚放置在电阻加热炉中，在保护气氛下将带筋坩埚中的纯镁块加热至720℃~740℃，待纯镁完全熔化后，将预热好的纯Zn粒和预热好的Mg-30Nd中间合金一起加入到纯Mg熔体中，然后将混合熔体升温至760℃~780℃，将预热好的Mg-30Zr中间合金加入到熔体中，将斜叶搅拌桨伸入熔体中并固定，在760℃~780℃进行多场应力协同均质搅拌3min~5min；取出斜叶搅拌桨，熔体在760℃~780℃静置20min~25min，扒去熔体表面的废渣，将预热好的精炼剂用锌箔包裹并用斜叶搅拌桨将其送入熔体中，斜叶搅拌桨伸入液面下，固定斜叶搅拌桨，在760℃~780℃进行多场应力协同均质搅拌熔体30s~40s进行精炼；然后在760℃~780℃的温度下静置保温30min~35min，扒去熔体表面废渣；将金属熔体浇铸到预热温度为250℃~260℃且提前充入保护气氛的铸铁模具中，持续通保护气氛直至合金自然冷却至室温，将其从铸铁模具中取出，得到铸态Mg-Zn-Nd-Zr合金，采用电火花线切割机将铸态镁合金切割成块体；

所述的保护气氛为CO₂与SF₆的混合气体，二者的体积比为CO₂:SF₆=40:(5~6)；

所述的斜叶搅拌桨设置有四个桨叶且相邻的两个桨叶之间呈90°夹角，每个桨叶均与水平面呈45°夹角，每个桨叶的最外侧底角为圆弧结构；

所述的带筋坩埚的内壁竖直设置4个挡板，相邻的两个挡板之间呈90°夹角，每个挡板的底部均固定在带筋坩埚的底面上，每个挡板的顶部设置在带筋坩埚的中上部，每个挡板的侧边设置倒角；

所述的斜叶搅拌桨的桨叶的最外侧与带筋坩埚的挡板的最外侧的最小间距为1cm~2cm；

所述的盖体是由两个半圆板组成，每个半圆板上各设置一个通气孔，盖体中间设置一个圆孔用以穿过斜叶搅拌桨；

两处所述的多场应力协同均质搅拌工艺均为：将斜叶搅拌桨以50rpm~100rpm的搅拌速度搅拌；

所述的铸态Mg-Zn-Nd-Zr合金中Zn的质量分数为3wt.%~3.5wt.%，Nd的质量分数为0.3wt.%~0.9wt.%，Zr的质量分数为0.5wt.%~0.6wt.%，余量为Mg；

二、进行分级形变热处理：首先将步骤一得到的铸态Mg-Zn-Nd-Zr合金块体用三层锌箔包裹，然后放在箱式电阻炉中进行均匀化热处理，水冷淬火；然后对块体采用台式砂轮机打磨去除表面氧化物，最后采用四柱立式压力试验机进行梯度变径两级连续挤压，空冷至室温，得到具有超高强度的微合金化Mg-Zn-Nd-Zr合金；

所述的均匀化热处理方法如下：首先在430℃~450℃保温6h~6.5h，随后升温至490℃~500℃保温8h；

所述的梯度变径多级连续挤压的工艺如下：挤压温度为180℃~200℃，挤压速率为0.1mm/s~0.5mm/s；采用两级变径连续挤压，先进行小变形量挤压，挤压比是16:9；再进行大变形量挤压，挤压比是9:1。

2.根据权利要求1所述的一种微合金化超高强度镁合金的制备方法，其特征在于步骤一中所述的铸态Mg-Zn-Nd-Zr合金中Zn的质量分数为3wt.%，Nd的质量分数为0.3wt.%，Zr的质量分数为0.5wt.%，余量为Mg。

3.根据权利要求1所述的一种微合金化超高强度镁合金的制备方法，其特征在于步骤一中所述的精炼剂为CaF₂和MgCl₂的混合物，其中CaF₂的质量分数为5wt.%。

4.根据权利要求1所述的一种微合金化超高强度镁合金的制备方法，其特征在于步骤一中纯Zn粒的预热温度、Mg-30Nd中间合金的预热温度和Mg-30Zr中间合金的预热温度均为150℃~250℃。

5.根据权利要求1所述的一种微合金化超高强度镁合金的制备方法，其特征在于步骤二中所述的均匀化热处理方法如下：首先在430℃保温6h，随后升温至490℃保温8h。