一種多元耐熱鎂合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種多元耐熱鎂合金及其制備方法，按照重量百分比含量含有：Al：4.1-5.2%，Cu：3.2-4.2%，Mo：0.5-1.7%，Ni：0.1-0.7%，Ti：1.0-1.2%，Pr：0.1-0.45%，V：0.34-0.75%，Sn：2.3-4.3%，Be：1.4-1.6%，Sr：3.3-3.7%，Os：0.1-0.5%，La：0.5-0.7%，Ho：0.8-1.0%，余量為Mg；本發(fā)明還提出該合金的制備方法，本合金具有良好力學(xué)性能和耐熱性能。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐熱鎂合金材料領(lǐng)域，尤其是一種多元耐熱鎂合金及其制備方法。 一種多元耐熱鎂合金及其制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的發(fā)展，以汽車為代表的交通工具需要通過減輕車身的重量，來進(jìn)一步 研發(fā)燃料利用率更高的新產(chǎn)品。而鎂合金作為一種新型的輕質(zhì)金屬材料其密度（比重）最 小，比強(qiáng)度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物 和堿的腐蝕性能好，是工業(yè)材料中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，被汽車制造廠家用來替代傳統(tǒng)的 鑄鐵，以實(shí)現(xiàn)減輕車身重量的目的。但鎂合金的用途還是遠(yuǎn)不及鋁合金，其原因之一是它的 耐熱性能差，當(dāng)環(huán)境溫度超過120°C后，一般的鎂合金的強(qiáng)度陡然下降，限制了它在許多工 業(yè)設(shè)備和產(chǎn)品上的應(yīng)用。雖然在20世紀(jì)中后期相繼出現(xiàn)了一些性能很高的耐熱鎂合金，但 是這些合金的成份中都含較高比例的貴重元素，致使合金的成本很高，因而，急需一種耐高 溫性更加優(yōu)良的鎂合金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種成本低，具有良好力學(xué)性能的多元耐熱鎂合金及其制 備方法。
[0004] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種多兀耐熱鎂合金及其制備方法，按照重量百分比含量含有：A1 :4. 1-5. 2%，Cu : 3. 2-4. 2%, Mo ：0. 5-1. 7%, Ni ：0. l-〇. 7%, Ti ：1. 〇-l. 2%, Pr ：0. l-〇. 45%, V ：0. 34-0. 75%, Sn ： 2. 3-4. 3%，Be : 1. 4-1. 6%，Sr :3. 3-3. 7%，Os :0· 1-0. 5%，La :0· 5-0. 7%，Ho :0· 8-1. 0%，余量為 Mg。
[0005] 所述耐熱鎂合金的制備方法，包括以下步驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg-Cu中間合 金、純A1錠、純Mo、Al-Ni中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Pr中間合金、Mg-V中間合金、Mg-Sn 中間合金、純Be、Al-Sr中間合金、Al-〇s中間合金、純La、Al-Ho中間合金； (2) 熔煉：在電阻爐中加入純Mg錠、純A1錠、純Mo、純Be、純La，然后給電阻爐升溫， 當(dāng)加入的上述金屬快熔化時充入C02/SF6混合氣體保護(hù)，當(dāng)電阻爐溫度升至780-800°C時， 加入Mg-Cu中間合金、Al-Ni中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Pr中間合金、Mg-V中間合金、 Mg-Sn中間合金、Al-Sr中間合金、Al-Os中間合金、Al-Ho中間合金，待所有原料完全熔化 后進(jìn)行攪拌，使合金成分均勻，并在740-760°C靜置保溫30分鐘后，得合金液； (3) 檢樣：用所得合金液澆鑄一小塊樣品，檢測熔煉質(zhì)量，如果質(zhì)量合格，將所述合金 液調(diào)溫到720-730°C扒渣，然后進(jìn)行澆鑄，如果質(zhì)量較差，則再進(jìn)行精煉處理； (4) 精煉：將熔煉爐溫度升至790?810°C對合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金 精煉劑，精煉時間為8-10分鐘，精煉完后在740?750°C保溫靜置5?8分鐘，除雜質(zhì)； (5) 制坯件：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱溫度為300?380°C的鐵模具中，澆鑄 溫度為720?730°C ;鑄件規(guī)格為Φ50?Φ80αιι，長度彡500cm ;將鑄件在440-460°C溫度 范圍內(nèi)進(jìn)行24?28小時的固溶處理，然后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到230°C的電阻 爐中人工時效36小時，制得鎂合金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開坯：加熱坯料至溫度為460?480°C保溫3?6h ;進(jìn)行兩 向鍛造開坯，鍛造成厚度為70-90mm的厚板；道次壓下量為30%?50%，每5-8道次鍛造后 退火2h，退火溫度為460?470°C ;b.加熱軋輥至溫度為410-420°C ;c.加熱厚板至溫度 為500-520°C，保溫40-50分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成12?18mm薄 板，乳輥速度為〇. 7?1. 0 m/s ;每道次軋制壓下量為20%?30%，每道次軋制后回爐退火， 退火溫度為460?470°C，退火時間為40?50分鐘； (7) 軋后熱處理：將軋后的薄板進(jìn)行時效處理，所述的時效處理工藝為：時效溫度為 260-280°C，保溫時間為40-50h ;再在240-280°C進(jìn)行第二次時效處理，時效時間為38-40h。
[0006] 進(jìn)一步地，A1 :4. 1%，Cu :3. 2%，Mo :0· 5%，Ni :0· 1%，Ti :1. 0%，Pr :0· 1%，V :0· 34%， Sn :2. 3%，Be :1. 4%，Sr :3. 3%，Os :0· 1%，La :0· 5%，Ho :0· 8%，余量為 Mg，余量為 Mg。
[0007] 進(jìn)一步的，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為：30%碳酸鈣，20%碳酸錳，50%碳酸鎂。
[0008] 本合金具有良好力學(xué)性能和抗蠕變性能。

【具體實(shí)施方式】 [0009] 實(shí)施例1 一種多元耐熱鎂合金及其制備方法，按照重量百分比含量含有：A1 :4. 1%，Cu :3. 2%， Mo ：0. 5%, Ni ：0. 1%, Ti ：1. 0%, Pr ：0. 1%, V ：0. 34%, Sn ：2. 3%, Be ：1. 4%, Sr ：3. 3%, Os ：0. 1%, La :0· 5%，Ho :0· 8%，余量為 Mg，余量為 Mg。
[0010] 所述耐熱鎂合金的制備方法，包括以下步驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg-Cu中間合 金、純A1錠、純Mo、Al-Ni中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Pr中間合金、Mg-V中間合金、Mg-Sn 中間合金、純Be、Al-Sr中間合金、Al-〇s中間合金、純La、Al-Ho中間合金； (2) 熔煉：在電阻爐中加入純Mg錠、純A1錠、純Mo、純Be、純La，然后給電阻爐升溫， 當(dāng)加入的上述金屬快熔化時充入C02/SF6混合氣體保護(hù)，當(dāng)電阻爐溫度升至780°C時，加入 Mg-Cu中間合金、Al-Ni中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Pr中間合金、Mg-V中間合金、Mg-Sn 中間合金、Al-Sr中間合金、Al-Os中間合金、Al-Ho中間合金，待所有原料完全熔化后進(jìn)行 攪拌，使合金成分均勻，并在740°C靜置保溫30分鐘后，得合金液； (3) 檢樣：用所得合金液澆鑄一小塊樣品，檢測熔煉質(zhì)量，如果質(zhì)量合格，將所述合金 液調(diào)溫到720°C扒渣，然后進(jìn)行澆鑄，如果質(zhì)量較差，則再進(jìn)行精煉處理； (4) 精煉：將熔煉爐溫度升至790°C對合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉 齊U，精煉時間為8分鐘，精煉完后在740°C保溫靜置5分鐘，除雜質(zhì)； (5) 制坯件：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱溫度為300°C的鐵模具中，澆鑄溫度為 720°C ;鑄件規(guī)格為Φ50αιι，長度為500cm ;將鑄件在440°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行24小時的固溶 處理，然后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到230°C的電阻爐中人工時效36小時，制得鎂合 金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開坯：加熱坯料至溫度為460°C保溫3h ;進(jìn)行兩向鍛造開 述，鍛造成厚度為70mm的厚板；道次壓下量為30%,每5道次鍛造后退火2h,退火溫度為 460°C;b.加熱軋輥至溫度為410°C;c.加熱厚板至溫度為500°C，保溫40分鐘后，采用多 道次小變形量的方法將厚板軋制成12mm薄板，乳輥速度為0. 7 m/s ;每道次軋制壓下量為 20%,每道次乳制后回爐退火，退火溫度為460°C,退火時間為40分鐘； (7)軋后熱處理：將軋后的薄板進(jìn)行時效處理，所述的時效處理工藝為：時效溫度為 260°C，保溫時間為40h ;再在240°C進(jìn)行第二次時效處理，時效時間為38h。
[0011] 所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為：30%碳酸鈣，20%碳酸錳，50%碳酸鎂。
[0012] 實(shí)施例2: 一種多元耐熱鎂合金及其制備方法，按照重量百分比含量含有：A1 :4. 6%，Cu :3. 7%， Mo ：1. 1%, Ni ：0. 4%, Ti ：1. 1%, Pr ：0. 25%, V ：0. 55%, Sn ：3. 3%, Be ：1. 5%, Sr ：3. 5%, Os ：0. 3%, La :0· 6%，Ho :0· 9%，余量為 Mg。
[0013] 所述耐熱鎂合金的制備方法，包括以下步驟： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg-Cu中間合 金、純A1錠、純Mo、Al-Ni中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Pr中間合金、Mg-V中間合金、Mg-Sn 中間合金、純Be、Al-Sr中間合金、Al-〇s中間合金、純La、Al-Ho中間合金； (2) 熔煉：在電阻爐中加入純Mg錠、純A1錠、純Mo、純Be、純La，然后給電阻爐升溫， 當(dāng)加入的上述金屬快熔化時充入C02/SF6混合氣體保護(hù)，當(dāng)電阻爐溫度升至790°C時，加入 Mg-Cu中間合金、Al-Ni中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Pr中間合金、Mg-V中間合金、Mg-Sn 中間合金、Al-Sr中間合金、Al-Os中間合金、Al-Ho中間合金，待所有原料完全熔化后進(jìn)行 攪拌，使合金成分均勻，并在750°C靜置保溫30分鐘后，得合金液； (3) 檢樣：用所得合金液澆鑄一小塊樣品，檢測熔煉質(zhì)量，如果質(zhì)量合格，將所述合金 液調(diào)溫到725°C扒渣，然后進(jìn)行澆鑄，如果質(zhì)量較差，則再進(jìn)行精煉處理； (4) 精煉：將熔煉爐溫度升至80(TC對合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉 齊U，精煉時間為9分鐘，精煉完后在745°C保溫靜置6分鐘，除雜質(zhì)； (5) 制坯件：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱溫度為340°C的鐵模具中，澆鑄溫度為 725°C ;鑄件規(guī)格為Φ65αιι，長度為530cm ;將鑄件在450°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行26小時的固溶 處理，然后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到230°C的電阻爐中人工時效36小時，制得鎂合 金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開坯：加熱坯料至溫度為470°C保溫4h ;進(jìn)行兩向鍛造開 述，鍛造成厚度為80mm的厚板；道次壓下量為40%,每7道次鍛造后退火2h,退火溫度為 465°C;b.加熱軋輥至溫度為415°C;c.加熱厚板至溫度為510°C，保溫45分鐘后，采用多 道次小變形量的方法將厚板軋制成16mm薄板，乳輥速度為0. 8 m/s ;每道次軋制壓下量為 25%,每道次乳制后回爐退火，退火溫度為465°C,退火時間為45分鐘； (7) 軋后熱處理：將軋后的薄板進(jìn)行時效處理，所述的時效處理工藝為：時效溫度為 270°C，保溫時間為45h ;再在260°C進(jìn)行第二次時效處理，時效時間為39h。
[0014] 所述耐熱鎂合金精煉劑的組成為：30%碳酸鈣，20%碳酸錳，50%碳酸鎂。
[0015] 實(shí)施例3: 一種多元耐熱鎂合金及其制備方法，按照重量百分比含量含有：A1 :5. 2%，Cu :4. 2%， Mo ：1. 7%, Ni ：0. 7%, Ti ：1. 2%, Pr ：0. 45%, V ：0. 75%, Sn ：4. 3%, Be ：1. 6%, Sr ：3. 7%, 0s ：0. 5%,
【權(quán)利要求】
1. 一種多元耐熱鎂合金及其制備方法，其特征在于，按照重量百分比含量含有：A1 : 4. 1-5. 2%, Cu ：3. 2-4. 2%, Mo ：0. 5-1. 7%, Ni ：0. l-〇. 7%, Ti ：1. 〇-l. 2%, Pr ：0. l-〇. 45%, V ： 0. 34-0. 75%, Sn ：2. 3-4. 3%, Be ：1. 4-1. 6%, Sr ：3. 3-3. 7%, Os ：0. l-〇. 5%, La ：0. 5-0. 7%, Ho ： 0. 8-1.0%，余量為 Mg。
2. 如權(quán)利要求1所述的多元耐熱鎂合金的制作方法，其特征在于： (1) 原料準(zhǔn)備：按照重量百分比含量進(jìn)行原料準(zhǔn)備，所述原料為純Mg錠、Mg-Cu中間合 金、純A1錠、純Mo、Al-Ni中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Pr中間合金、Mg-V中間合金、Mg-Sn 中間合金、純Be、Al-Sr中間合金、Al-〇s中間合金、純La、Al-Ho中間合金； (2) 熔煉：在電阻爐中加入純Mg錠、純A1錠、純Mo、純Be、純La，然后給電阻爐升溫， 當(dāng)加入的上述金屬快熔化時充入C02/SF6混合氣體保護(hù)，當(dāng)電阻爐溫度升至780-800°C時， 加入Mg-Cu中間合金、Al-Ni中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Pr中間合金、Mg-V中間合金、 Mg-Sn中間合金、Al-Sr中間合金、Al-Os中間合金、Al-Ho中間合金，待所有原料完全熔化 后進(jìn)行攪拌，使合金成分均勻，并在740-760°C靜置保溫30分鐘后，得合金液； (3) 檢樣：用所得合金液澆鑄一小塊樣品，檢測熔煉質(zhì)量，如果質(zhì)量合格，將所述合金 液調(diào)溫到720-730°C扒渣，然后進(jìn)行澆鑄，如果質(zhì)量較差，則再進(jìn)行精煉處理； (4) 精煉：將熔煉爐溫度升至790?810°C對合金進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金 精煉劑，精煉時間為8-10分鐘，精煉完后在740?750°C保溫靜置5?8分鐘，除雜質(zhì)； (5) 制坯件：將熔融的鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱溫度為300?380°C的鐵模具中，澆鑄 溫度為720?730°C ;鑄件規(guī)格為Φ50?Φ80αιι，長度彡500cm ;將鑄件在440-460°C溫度 范圍內(nèi)進(jìn)行24?28小時的固溶處理，然后進(jìn)行水淬，將淬火后的鑄件放入到230°C的電阻 爐中人工時效36小時，制得鎂合金坯件； (6) 變形處理：a.高溫鍛造開坯：加熱坯料至溫度為460?480°C保溫3?6h ;進(jìn)行兩 向鍛造開坯，鍛造成厚度為70-90mm的厚板；道次壓下量為30%?50%，每5-8道次鍛造后 退火2h，退火溫度為460?470°C ;b.加熱軋輥至溫度為410-420°C ;c.加熱厚板至溫度 為500-520°C，保溫40-50分鐘后，采用多道次小變形量的方法將厚板軋制成12?18mm薄 板，乳輥速度為〇. 7?1. 0 m/s ;每道次軋制壓下量為20%?30%，每道次軋制后回爐退火， 退火溫度為460?470°C，退火時間為40?50分鐘； (7) 軋后熱處理：將軋后的薄板進(jìn)行時效處理，所述的時效處理工藝為：時效溫度為 260-280°C，保溫時間為40-50h ;再在240-280°C進(jìn)行第二次時效處理，時效時間為38-40h。
3. 如權(quán)利要求1-2所述的高塑性耐熱鎂合金的制備方法，其特征在于：按照重量百分 比含量含有：A1 :4. l%，Cu :3. 2%，Mo :0· 5%，Ni :0· l%，Ti :1. 0%，Pr :0· 1%，V :0· 34%，Sn :2· 3%， Be :L 4%，Sr :3. 3%，Os :0· 1%，La :0· 5%，Ho :0· 8%，余量為 Mg，余量為 Mg。
4. 如權(quán)利要求2所述的多元耐熱鎂合金及其制備方法，其特征在于：所述耐熱鎂合金 精煉劑的組成為：30%碳酸鈣，20%碳酸錳，50%碳酸鎂。
【文檔編號】C22F1/06GK104099506SQ201410382878
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】楊攀 申請人:楊攀