[发明专利]一种复合强化的高强韧性铸造镁合金锭的制备方法

摘要

本发明涉及一种复合强化的高强韧性铸造镁合金锭的制备方法，是以镁、锌、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁锆中间合金为原料，经真空熔炼炉熔炼、氩气保护、浇铸成型、热处理，制成复合强化的高强韧性铸造镁合金锭，抗拉强度达334MPa，延伸率达8.4％，产物纯度达99.5％，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，是先进的制备复合强化的高强韧性铸造镁合金锭的方法。

主权项

1.一种复合强化的高强韧性铸造镁合金锭的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、锌、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁锆中间合金、氧化镁、水玻璃、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位制备方法如下：(1)预处理镁、锌、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁锆中间合金①切块，将镁、锌、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁锆中间合金置于钢质平板上，用机械切制成块，块体尺寸≤20mm×20mm×20mm；②切块后对镁、锌、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁锆中间合金用无水乙醇进行清洗；③清洗后置于真空干燥箱中预热干燥，预热干燥温度120℃，真空度2Pa，干燥时间40min；(2)配制涂覆剂称取氧化镁50g±1g，量取水玻璃10mL±1mL,、去离子水500mL±1mL，加入混浆机中进行搅拌，搅拌转数50r/min，搅拌时间80min；搅拌后成乳白色悬浮状液体，即涂覆剂；(3)制备开合式模具开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔呈矩形，型腔表面粗糙度为Ra0.08‑0.16μm；(4)熔炼制备镁合金锭镁合金的熔炼是在真空熔炼炉中进行的，是在中频感应加热、抽真空、氩气底吹、浇铸成型过程中完成的；①预处理开合式模具用无水乙醇清洗开合式模具型腔，使之洁净；用配制的涂覆剂均匀涂覆开合式模具型腔表面，表面涂覆层厚度0.5mm±0.1mm；将开合式模具置于干燥箱中预热，预热温度150℃，预热时间30min；②打开真空熔炼炉，清理熔炼坩埚内部，并用无水乙醇进行清洗，使坩埚内部洁净；③称取镁块1300g±0.01g、锌块12g±0.01g、镁钆中间合金块800g±0.01g、镁钇中间合金块240g±0.01g、镁锆中间合金块48g±0.01g，置于坩埚底部；④关闭真空熔炼炉，并密闭；开启真空泵，抽取炉内空气，并使炉内压强达2Pa；开启中频感应加热器，开始加热，加热温度750℃±1℃，加热熔炼时间60min；⑤在坩埚底部通入氩气底吹管，向坩埚内输入氩气，氩气底吹速度150cm³/min，使炉内压强恒定在1个大气压，并由出气管阀调控；镁、锌、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁锆中间合金在熔炼过程中将发生合金化反应，反应式如下：式中：Mg₂₄(Gd,Y)₅：镁钆钇共晶相(Mg,Zn)₃(Gd,Y)：镁钆钇锌共晶相α‑Mg：基体相α‑Zr：基体相熔炼后成合金熔液，加热温度降至720℃±1℃，在此温度恒温保温10min；⑥浇铸关闭氩气底吹管；打开真空熔炼炉；除去熔炼坩埚内熔液表面熔渣；对准预热的开合式模具浇口，进行浇铸，铸满为止；⑦冷却，将浇铸了合金熔液的开合式模具放入真空冷却炉内冷却，真空度2Pa，冷却温度20℃；⑧开模，打开开合式模具，取出铸件，即镁合金锭；(5)热处理镁合金锭将制备的镁合金锭置于热处理炉中进行固溶处理，固溶温度为520℃，恒温保温时间为8h，通入氩气进行保护，氩气通入速度为100cm³/min；恒温保温后，将镁合金锭快速置于30℃的温水中进行冷却处理，冷却时间为60s；将固溶处理后的镁合金锭置于热处理炉中进行时效处理，时效温度为220℃，恒温保温时间为36h；然后将镁合金锭快速置于30℃的温水中进行冷却处理，冷却时间为60s，冷却后为复合强化的高强韧性铸造镁合金锭；镁钆钇共晶相、镁钆钇锌共晶相、基体相在热处理过程中将发生相变反应，反应式如下：式中：Mg₁₂(Gd,Y)Zn：长周期结构相Mg₅(Gd,Y)：析出强化相(6)清理、清洗镁合金锭将复合强化的高强韧性铸造镁合金锭置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，使表面光洁；然后用无水乙醇清洗各部，使其洁净；(7)真空干燥镁合金锭将复合强化的高强韧性铸造镁合金锭置于真空干燥箱中，干燥温度120℃，真空度2Pa，干燥时间10min，成终产物；(8)检测、分析、表征对制备的复合强化的高强韧性铸造镁合金锭的形貌、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征；用金相分析仪进行金相组织分析；用透射电子显微镜进行组织分析；用X射线衍射仪进行XRD分析；用微机控制电子万能试验机进行抗拉强度分析；结论：复合强化的高强韧性铸造镁合金锭为矩形铸件，镁合金锭中含有长周期结构相Mg₁₂(Gd,Y)Zn、析出强化相Mg₅(Gd,Y)和α‑Mg基体相、α‑Zr基体相，合金抗拉强度达334Mpa，延伸率达8.4％，产物纯度达99.5％。