[发明专利]一种高强度含钛铸造镁合金的制备方法

摘要

本发明涉及一种高强度含钛铸造镁合金的制备方法，通过添加微量元素Ti细化晶粒并以镁锭、锌锭、钛粉、镁钆中间合金、镁钇中间合金为原料，在氩气保护氛围下的真空感应熔炼炉中进行熔炼，经浇铸成型和热处理方法，制成含钛镁合金锭，通过加入Ti与Gd、Y稀土元素的方法达到了细化晶粒的目的，调控长周期结构相的形成，从而获得具有高强度和良好塑性的铸造镁合金，其抗拉强度达357MPa，延伸率达7.73％，产物纯度达99.5％，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，是先进的制备含钛铸造镁合金的方法。

主权项

1.一种高强度含钛铸造镁合金的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、锌、钛、镁钆中间合金、镁钇中间合金、氩气、氧化镁、水玻璃、去离子水、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位镁：Mg，纯度99.99％，固态块体，817g±0.01g锌：Zn，纯度99.98％，固态块体，24g±0.01g镁钆中间合金：Mg‑Gd，纯度99.98％，固态块体，500g±0.01g镁钇中间合金：Mg‑Y，纯度99.98％，固态块体，150g±0.01g钛：Ti，纯度99.98％，固态粉末，9g±0.01g水玻璃：Na2SiO3·9H2O，液态液体，10mL±0.01mL氧化镁：MgO，固态粉末，50g±0.01g无水乙醇：C2H5OH，液态液体，2000mL±10mL去离子水：H2O，液态液体，100mL±5mL氩气：Ar，气态气体，800000cm3±100cm3制备方法为：(1)预处理镁、锌、镁钆中间合金和镁钇中间合金①切块，将镁、锌、镁钆中间合金和镁钇中间合金置于钢质平板上，用机械切制成块，块体尺寸≤10mm×8mm×10mm；②对镁锭、锌锭、镁钆中间合金、镁钇中间合金表面进行打磨，随后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200℃，真空度2Pa，干燥时间90min；(2)配制涂覆剂称取氧化镁50g±0.01g、量取水玻璃10mL±0.01mL，量取去离子水100mL±5mL，加入混浆机中进行搅拌，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，型腔为圆柱状，型腔表面粗造度为Ra0.08‑0.16μm；(4)熔炼含钛镁合金锭采用真空感应熔炼炉进行熔炼；①清理、预热和内表面涂覆；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1.25mm；将模具置于预热温度200℃的干燥箱中预热；②打开真空感应熔炼炉，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将镁锭，锌锭，钛粉，镁钆中间合金和镁钇中间合金置于坩埚底部；④关闭真空感应熔炼炉，并密闭；开启真空泵，抽取炉内空气，并使炉内压强达到2Pa；开启中频感应加热器，开始加热，加热温度750℃±2℃，加热时间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200cm3/min，使炉内压强恒定在1个大气压，并由出气阀调控；熔炼成合金熔液，加热温度降至720℃±2℃，在此温度恒温保温8min；⑥浇铸关闭氩气底吹管；打开真空感应熔炼炉；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埋入细沙中冷却至25℃；⑧开模，打开开合式模具，取出铸件；(5)热处理①在热处理炉中进行；将熔炼得到的含钛镁合金锭在520℃下进行8小时的固溶处理并通入氩气进行保护，氩气通入速度为100cm3/min；恒温保温后，将含钛镁合金锭快速置于70℃的温水中进行淬火处理，淬火时间为30s；②将处理后的含钛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135h；然后将含钛镁合金锭快速置于35℃的温水中进行淬火处理，淬火时间为30s，淬火后为长周期结构增强的含钛铸造镁合金锭；(6)清理、清洗、干燥将含钛镁合金锭用工具打磨表面，然后用无水乙醇清洗各部，使其洁净后置于真空干燥箱中，干燥温度100℃，真空度2Pa，干燥时间15min；(7)检测、分析、表征对制备的含钛镁合金锭形貌、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X射线衍射仪进行晶体结构分析；用扫描电子显微镜进行微观形貌和化学元素分析；用微机控制电子万能试验机进行力学性能分析；结论：含钛铸造镁合金锭为矩形铸件，铸态条件下含有α‑Mg基体相和Mg5(Gd,Y,Zn)相，固溶处理后Mg5(Gd,Y,Zn)相转变为14H‑LPSO相，合金抗拉强度达357MPa，延伸率达7.73％，产物纯度达99.5％；(8)储存、包装制备的含钛镁合金锭用软质材料包装，储存于阴凉干燥处，要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度8％。