一種鎂-鋰-鋁-釹合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鎂-鋰-鋁-釹合金，按質(zhì)量計(jì)由以下組分組成：Li：8.97-9.36％；Al：3.2-3.45％；Nd：0.4-2.75％；不可避免雜質(zhì)≤0.3％；其余為鎂；該鎂合金由以下方法制得：首先按配比選取原材料并混合熔煉得合金熔體；然后水冷合金熔體得到鑄態(tài)鎂合金；接著將鑄態(tài)鎂合金升溫至250-300℃并保溫8-10小時(shí)；最后擠壓加工得成品。本發(fā)明向Mg-Li合金中加入一定量的稀土Nd，熔煉時(shí)Nd在固液界面前富集，產(chǎn)生成分過(guò)冷，抑制晶粒長(zhǎng)大，從而細(xì)化晶粒；本發(fā)明進(jìn)一步向合金中加入適量的Al，熔煉過(guò)程中Al與Nd形成高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性的Al2Nd和Al11Nd3化合物相，該相在熱加工過(guò)程中釘扎晶界和位錯(cuò)，阻礙動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大，進(jìn)一步細(xì)化晶粒。
【專利說(shuō)明】-種鎂-裡-鋁-釹合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鎂合金領(lǐng)域，涉及一種新型鎂-鋰-鋁-釹合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金綜合性能優(yōu)異，用途廣泛，但是鎂合金呈密排六方結(jié)構(gòu)（HCP)，其室溫塑形、 強(qiáng)度等力學(xué)性能較差。
[0003] 為提高鎂合金的塑形，通常向鎂合金基體中加入鋰元素，金屬鋰的密度為0. 534g/ cm3,低于鎂，可以進(jìn)一步降低合金的密度；而且當(dāng)合金中鋰含量在5. 3-10. 7% (重量比） 時(shí)，鎂合金產(chǎn)生相變，以a-Mg和β-Li雙相形式存在。由于β-Li相為體心立方結(jié)構(gòu) (BCC)，其室溫可開(kāi)動(dòng)的滑移系多，塑性明顯優(yōu)于密排六方結(jié)構(gòu)（HCP)的a-Mg相，因此加入 適量的鋰后鎂合金的塑形可以得到明顯提高。
[0004] 然而，Mg-Li合金雖然密度低，塑形較好，但強(qiáng)度等綜合力學(xué)性能不足，在工業(yè)生 產(chǎn)及高新【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用仍然受到限制；因此，需要開(kāi)發(fā)一種新型超輕、高強(qiáng)、高塑，鎂鋰合 金。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂-鋰-鋁-釹合金。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種鎂-鋰-鋁-釹合金，按質(zhì)量計(jì)由以下組分組成：
[0008] Li ：8. 97-9. 36% ；
[0009] A1 ：3. 2-3. 45% ；
[0010] Nd ：0. 4-2. 75% ；
[0011] 不可避免雜質(zhì)彡0.3%;
[0012] 其余為鎂。
[0013] 作為本發(fā)明鎂-鋰-鋁-釹合金的優(yōu)選，該鎂合金按質(zhì)量計(jì)由以下組分組成：
[0014] Li ：9. 10-9. 15% ；
[0015] A1 ：3. 32-3. 41% ；
[0016] Nd ：0. 88-1. 36% ；
[0017] 不可避免雜質(zhì)彡0.3%;
[0018] 其余為鎂。
[0019] 作為本發(fā)明鎂-鋰-鋁-釹合金的優(yōu)選，所述鎂合金由以下方法制得：
[0020] a、按所述配比選取原材料并混合熔煉、除雜得到合金熔體；
[0021] b、水冷步驟a所得合金熔體得到鑄態(tài)鎂合金；
[0022] c、將步驟b的鑄態(tài)鎂合金升溫至250_300°C并保溫8-10小時(shí)；
[0023] d、250-300°C擠壓加工步驟c熱處理后的鎂合金得成品。
[0024] 作為本發(fā)明鎂-鋰-鋁-釹合金的優(yōu)選擠壓加工過(guò)程中擠壓桶溫度為250-300°C， 擠壓模具溫度為270-320°C，擠壓比為20-30,擠壓速度為l-2m/min。
[0025] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0026] 本發(fā)明向Mg-Li合金中加入一定量的稀土 Nd，熔煉時(shí)Nd在固液界面前富集，產(chǎn)生 成分過(guò)冷，抑制晶粒長(zhǎng)大，從而細(xì)化晶粒；本發(fā)明進(jìn)一步向合金中加入適量的A1，熔煉過(guò)程 中A1與Nd形成高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性的Al 2Nd和AlnNd3化合物相，該相在熱加工過(guò)程中釘扎 晶界和位錯(cuò)，阻礙動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大，使晶粒得到進(jìn)一步細(xì)化；本發(fā)明進(jìn)一步將Li元 素的含量?jī)?yōu)化為9. 10-9. 15%，此時(shí)Li元素在Mg合金中以a-Mg和β-Li雙相形式存在， 其中的β-Li相延伸率好，可塑性強(qiáng)，但強(qiáng)度低，而a-Mg相強(qiáng)度比β-Li相高，本發(fā)明通過(guò) 調(diào)節(jié)Li元素含量，使合金中a-Mg相成為β-Li相的強(qiáng)化相，同時(shí)還可以充分利用β-Li 相的高塑性；本發(fā)明的鎂合金熔煉后采用水冷的方式快速冷卻，有助于快速形核、可抑制晶 粒長(zhǎng)大，且避免成份偏析，使得Al2Nd和Al nNd3化合物相均勻分布在晶界和晶內(nèi)，增強(qiáng)其位 錯(cuò)釘扎效果；本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化了擠壓加工時(shí)的加工溫度、擠壓速度、擠壓比等加工參數(shù)， 對(duì)于獲得本發(fā)明具有優(yōu)異性能的鎂合金同樣至關(guān)重要。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說(shuō)明：
[0028] 圖1是實(shí)施例1、2、3、4、5及對(duì)比例1的X-射線衍射圖譜；
[0029] 圖2是對(duì)比例1鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0030] 圖3是實(shí)施例1鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0031] 圖4是實(shí)施例2鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0032] 圖5是實(shí)施例3鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0033] 圖6是實(shí)施例4鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0034] 圖7是實(shí)施例5鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；
[0035] 圖8是實(shí)施例3鎂合金鑄態(tài)微觀組織掃描電子顯微鏡照片；
[0036] 圖9是圖8中A點(diǎn)的化學(xué)元素 EDS能譜圖；
[0037] 圖10是對(duì)比例1鎂合金擠壓態(tài)組織金相照片；
[0038] 圖11是實(shí)施例3鎂合金擠壓態(tài)組織金相照片；
[0039] 圖12是實(shí)施例3鎂合金擠壓態(tài)拉伸斷口掃描形貌照片。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0041] 下述實(shí)施例將公開(kāi)一種鎂-鋰-鋁-釹合金，按質(zhì)量計(jì)由以下組分組成：
[0042] Li ：8. 97-9. 36% ；
[0043] A1 ：3. 2-3. 45% ；
[0044] Nd ：0. 4-2. 75% ；
[0045] 不可避免雜質(zhì)彡0.3%;
[0046] 其余為鎂。
[0047] 特別的，該鎂合金按質(zhì)量計(jì)由以下組分組成：
[0048] Li ：9. 10-9. 15% ；
[0049] A1 ：3. 32-3. 41% ；
[0050] Nd ：0. 88-1. 36% ；
[0051] 不可避免雜質(zhì)彡0.3%;
[0052] 其余為鎂。
[0053] 實(shí)施例1 :
[0054] 本實(shí)施例制備鎂-鋰-鋁-釹合金的方法，包括以下步驟：
[0055] 第一，選取工業(yè)純鎂、工業(yè)純鋰、工業(yè)純鋁、Mg-25% Nd稀土中間合金，調(diào)整各種原 材料配比，使其與表1實(shí)施例1相符；
[0056] 第二，將真空感應(yīng)爐抽真空并充入氬氣保護(hù)，用坩堝盛放除工業(yè)純鋰外的所有原 材料然后置于真空感應(yīng)爐加熱融化并攪拌均勻，最后加入工業(yè)純鋰保溫使合金完全融化后 攪拌除渣；
[0057] 第三，取出盛有鎂合金熔體的坩堝水冷冷卻；
[0058] 第四，車皮加工所得合金至適合擠壓機(jī)擠壓筒尺寸并同時(shí)去除熔煉所得合金表面 氧化層；
[0059] 第五，將加工后的鎂合金隨爐升溫至250-300°C，控制升溫時(shí)間為250-300分鐘， 然后在此溫度保溫8-10小時(shí)；
[0060] 第六，將熱處理后的鎂合金在擠壓機(jī)上擠壓成棒材，擠壓加工溫度（坯料溫度）為 200-250°C，其中擠壓加工參數(shù)如表2所示；
[0061] 第七步，風(fēng)冷冷卻上述擠壓加工后的鎂合金。
[0062] 實(shí)施例2 :
[0063] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中各組分含量與表1中實(shí)施例2相同。
[0064] 實(shí)施例3 :
[0065] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中各組分含量與表1中實(shí)施例3相同。
[0066] 實(shí)施例4 :
[0067] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中各組分含量與表1中實(shí)施例4相同。
[0068] 實(shí)施例5 :
[0069] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中各組分含量與表1中實(shí)施例5相同。
[0070] 對(duì)比實(shí)施例1 :
[0071] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中各組分含量與表1中對(duì)比實(shí)施例1 相同。
[0072] 對(duì)比實(shí)施例2 :
[0073] 表1各實(shí)施例原材料配比
[0074]
【權(quán)利要求】
1. 一種鎂-鋰-鋁-釹合金，其特征在于，所述鎂合金按質(zhì)量計(jì)由以下組分組成： Li ：8. 97-9. 36% ； A1 ：3. 2-3. 45% ； Nd ：0. 4-2. 75% ； 不可避免雜質(zhì)< 0. 3% ; 其余為鎂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎂-鋰-鋁-釹合金，其特征在于，該鎂合金按質(zhì)量計(jì)由以下組 分組成： Li ：9. 10-9. 15% ； A1 ：3. 32-3. 41% ； Nd ：0. 88-1. 36% ； 不可避免雜質(zhì)< 0. 3% ; 其余為鎂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鎂-鋰-鋁-釹合金，其特征在于，所述鎂合金由以下方法 制得： a、 按所述配比選取原材料并混合熔煉、除雜得到合金熔體； b、 水冷步驟a所得合金熔體得到鑄態(tài)鎂合金； c、 將步驟b的鑄態(tài)鎂合金升溫至250-300°C并保溫8-10小時(shí)； d、 250-300°C擠壓加工步驟c熱處理后的鎂合金得成品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述鎂-鋰-鋁-釹合金，其特征在于：擠壓加工過(guò)程中擠壓桶溫 度為250-300°C，擠壓模具溫度為270-320°C，擠壓比為22-28,擠壓速度為l-2m/min。
【文檔編號(hào)】C22C23/00GK104152765SQ201410438446
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】彭曉東, 許天才, 謝衛(wèi)東, 姜軍偉, 魏國(guó)兵 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)