一種鎂鋁合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高強(qiáng)高塑儀侶合金及其制備方法的制備方法，尤其是一種碳化娃 增強(qiáng)的高性能儀侶合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 儀侶合金是一種密度非常小的的金屬材料，目前已經(jīng)在手持電子設(shè)備、汽車、航空 航天等領(lǐng)域中應(yīng)用。作為工程材料，人們通常期望高強(qiáng)度的材料，但是，由于儀侶合金的原 子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其塑性差，傳統(tǒng)的加工手段不能得到高強(qiáng)度的儀侶合金。
[0003] 中國(guó)專利104674080A公開了 一種儀侶合金及其制備方法，該合金材料包括Ag為 0.4wt%-〇 .8wt%、Co為0.6wt%-l. Iwt%、Sn為 1.. 8wt%、In為0.5wt%-l. 2wt%、 1]1為0.6￥1%-1.1￥1%、？(1為0.2￥1%-0.6￥1%、]\%為12￥1%-24￥1%、余量為41;制備方法步 驟如下：（1)按重量取各金屬材料；（2)投至高溫烙煉爐內(nèi)烙煉，將烙煉后的金屬液誘鑄得到 儀侶合金錠;（3)將步驟(2)的儀侶合金錠進(jìn)行退火，退火后冷卻，制備得到儀侶合金材料。
[0004] 中國(guó)專利104213008A公開了一種新型高強(qiáng)度儀合金及其制備方法。其組成重量百 分比為:鶴鐵合金為5%~35%，儀侶合金為65%~95%。鶴鐵合金的加入，改善了儀侶合金的固溶 和時(shí)效行為，改善其組織和性能。其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為(486~378)MPa和(400~320) MPa,相比儀侶合金的320MPa和269M化，分別提高了 52%~18%和48%~18%。拉伸強(qiáng)度在400MPa W下。
[000引中國(guó)專利103589920A公開了 一種儀侶合金及其制備方法。該合金的成分W及重量 百分為：筑1.2~2.5%、姉0.3%~0.8%，儘1.5%~2%、鋼2.5 %~5%，鶴0.12~1.2%，儀25%~ 35%，添加侶至100%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明綜上所述，通過 加入的筑、姉，儘、鋼，鶴，使得該儀侶合金具有低成本高耐用性的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 中國(guó)專利102080174A公開了一種高儀侶合金板材的生產(chǎn)方法。該發(fā)明解決了現(xiàn)有 的高儀侶合金板材的制造方法的板材中晶粒粗大、材料的抗拉強(qiáng)度低、力學(xué)性能波動(dòng)大、成 品率低的問題。本方法:該儀侶合金板材中元素的質(zhì)量百分比為Mg: 8.3%~9.6%、Mn:0.4%~ 0.8〇/〇、11:0.05〇/〇~0.15〇/〇、51:<0.3〇/〇、尸6:<0.3〇/〇、加：<0.05〇/〇、化：<0.10〇/〇、211:<0.20〇/〇、余 量為A1，該合金經(jīng)烙煉、鑄造、二次熱社、中間退火、冷社、成品退火、矯直、銀切后得到高儀 侶合金板材。成品率48%~55%，強(qiáng)度390M化~400MPa，可用于航天運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)件及軍用導(dǎo) 彈彈頭。
[0007] W上發(fā)明都致力于提高儀侶合金的性能特別是強(qiáng)度性能，不過，運(yùn)些發(fā)明的合金 的抗拉強(qiáng)度都在400MPaW下，其強(qiáng)度與目前長(zhǎng)用的工程材料還存在著較大的差距。
[000引
【發(fā)明內(nèi)容】
： 發(fā)明目的:為了拓展儀侶合金的應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)揮其低密度的有點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種高 強(qiáng)度儀侶合金及其制備方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 采用納米顆粒增強(qiáng)的方法，在烙煉的過程中向儀侶合金中滲入SiC納米顆粒，分散均 勻，緩慢冷卻并抽真空讓納米顆粒進(jìn)一步提高濃度，然后在高壓下采用扭曲變形的方式，再 采用異步社制，進(jìn)一步細(xì)化晶粒，提高合金的強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，可W制備一種納米顆粒增 強(qiáng)的高強(qiáng)儀侶合金。其顯微組織中的平均晶粒直徑在80納米W下，納米顆粒的直徑在200納 米W下，儀侶合金的抗拉強(qiáng)度在400MPa W上，延伸率40% W上。
[0010] 具體制備方法包括W下步驟： (1) 準(zhǔn)備原料:準(zhǔn)備99.9%W上的高純儀與高純侶，W及平均粒徑為200納米W下的納米 SiC； (2) 烙煉合金:將高純儀與侶按照一定的原子比例配料，在保護(hù)氣氛中烙煉，烙煉過程 中加入納米SiC，保持溫度在700 ° C，采用超聲的方法進(jìn)行分散； (3) 對(duì)合金錠進(jìn)行緩慢冷卻，在冷卻的過程中保持抽真空狀態(tài)，真空度低于5torr; (4) 冷卻后，將合金錠加工成圓盤狀； 巧)將步驟（4)處理的粗晶合金圓盤放入上、下兩個(gè)壓化中的凹槽形成的空間內(nèi)，對(duì) 合金施加高壓，并旋轉(zhuǎn)壓化W扭轉(zhuǎn)合金圓盤，使之發(fā)生扭曲形變； (6) 啟動(dòng)多功能社機(jī)系統(tǒng)，設(shè)定上下社漉的速比，速比為1.1-1.5;設(shè)定每次社制形變 量為1-8%;設(shè)定低速漉的速度為0.5-2米/秒； (7) 啟動(dòng)主傳動(dòng)電機(jī)，開始社制過程； (8) 待一次社制過后，重復(fù)(2)(3)過程15次W上； (9) 進(jìn)行重結(jié)晶退火熱處理。
[0011] 其中，步驟（1)中的保護(hù)氣體為C〇2與Sro的混合氣體，步驟(3)中，7令卻速度小于每 秒0.化;步驟(5)中合金承受的壓力為1.5-5G化;步驟(8)中的社制溫度為室溫:步驟(9)中 的重結(jié)晶溫度為儀的烙點(diǎn)的1 /3~1 /4，時(shí)間3-20分鐘。
[0012] 作為優(yōu)選，C〇2與sro的體積比的范圍是50:1~100:1。
[0013] 作為優(yōu)選，高純儀與侶的原子比例為3a~l:1.5。
[0014] 作為優(yōu)選，步驟(2)中所加入的SiC顆粒占合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5~5%。
[0015] 作為優(yōu)選，所采用的碳化娃的顆粒度平均為60-120納米。
[0016] 作為優(yōu)選，步驟(5)中的旋轉(zhuǎn)速度每分鐘2~5轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)3-20圈。
[0017] 有益的效果： 本發(fā)明采用高強(qiáng)度的納米碳化娃的顆粒作為增強(qiáng)顆粒，不僅可W起到細(xì)化晶粒的作 用，而且可W作為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，阻止金屬的位錯(cuò)移動(dòng)，從而強(qiáng)化金屬；同時(shí)，細(xì)化晶粒能 夠起到改善合金塑性的作用。
[0018] 本發(fā)明采用高溫金屬液體狀態(tài)下進(jìn)行超聲分散，運(yùn)種方式相對(duì)于在固態(tài)分散更容 易將納米顆粒分散在基體金屬之中，有效解決了納米顆粒在金屬中很難分散均勻的問題。 在液態(tài)金屬狀態(tài)下使用超聲分散，可W將納米顆粒分散均勻，W解決傳統(tǒng)混合、攬拌等技術(shù) 中納米顆粒分散不好的缺陷。烙煉后采用緩慢冷卻，同時(shí)保持一定的真空度，可W將儀、侶 的金屬蒸汽不斷地被抽出，運(yùn)樣降低了合金中儀、侶的含量，從而提高合金中納米顆粒的體 積分?jǐn)?shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)納米顆粒強(qiáng)化的效果。
[0019] 在施加高壓扭曲形變的過程中，由于劇烈的塑性變形，合金基體中較大的晶粒被 分解成更細(xì)小的納米晶粒。此外，本發(fā)明采用異步社制對(duì)材料進(jìn)行進(jìn)一步加工，運(yùn)種社制方 法可W進(jìn)一步細(xì)化晶粒，并且在金屬中產(chǎn)生大小不均勻的晶粒，可W在組織內(nèi)部形成粗細(xì) 晶粒分布，運(yùn)種材料結(jié)構(gòu)可w達(dá)到極大的背加工硬化，運(yùn)中額外的強(qiáng)化是在均勻晶粒的材 料或常規(guī)加工的材料中不存在的。本發(fā)明采用微加工，多道次，適于得到目標(biāo)組織。最終合 金的平均晶粒直徑一般在80納米W下，根據(jù)霍爾-配奇關(guān)系，晶粒變得細(xì)小，可W使得合金 的強(qiáng)度更高，同時(shí)，也可W改善合金的塑性。通過本發(fā)明制備的儀侶合金，其抗拉強(qiáng)度可W 高達(dá)400MPaW上，同時(shí)具備優(yōu)良的塑性，延伸率高達(dá)40%W上，可W應(yīng)用于汽車、航天航空等 領(lǐng)域。
[0020]
【具體實(shí)施方式】 下面通過實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的制備方法，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021] 實(shí)施例1 (1) 準(zhǔn)備原料:準(zhǔn)備99.9%W上的高純儀與高純侶，W及平均粒徑為110的納米SiC; (2) 烙煉合金：將高純儀與侶按照3 :1的原子比例配料，在C〇2與SF6的混合氣體中烙 煉，其中C〇2與SF6體積比是100:1;烙煉過程中加入占合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.2%的納米SiC，保持溫 度在700 °C，采用超聲的方法進(jìn)行分散； (3) 對(duì)合金錠進(jìn)行緩慢冷卻，冷卻速度每秒0.3k;在冷卻的過程中保持抽真空狀態(tài)，真 空度3torr; (4) 冷卻后，將合金錠加工成圓盤狀； 巧)將步驟（4)處理的粗晶合金圓盤放入上、下兩個(gè)壓化中的凹槽形成的空間內(nèi)，對(duì) 合金施加5G化高壓，并W每分鐘5轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)壓化W扭轉(zhuǎn)合金圓盤，使之發(fā)生扭曲形變， 一共旋轉(zhuǎn)8圈； (6) 啟動(dòng)多功能社機(jī)系統(tǒng)，設(shè)定上下社漉的速比，速比為1.1;設(shè)定