專利名稱：一種強韌性鎂合金材料及制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于金屬材料領域，涉及一種強韌性鎂合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在金屬材料領域中，韌性鎂合金作為韌性材料一直受到普遍重視。CN200910012544. 9公開一種高強韌性變形鎂合金及其制備方法，屬于材料技術(shù)領 域，該合金的成分為Si 4. 5 5.5%，Nd 2. 5 3.5%，Zr 0. 25 0. 5%，余量為Mg ；其抗 拉強度為260 300MPa，屈服強度為250 ^OMPa，斷裂伸長率為6 9%。其制備方法為 將純鎂鑄錠、金屬鋅、金屬釹和鎂鋯合金按上述設定成分配制，采用熔煉爐、網(wǎng)格過濾裝置、 測重儀和循環(huán)泵進行循環(huán)熔煉，然后澆注成鑄錠，加熱至325 335°C，保溫后進行軋制，總 變形量為62 68%。本發(fā)明的方法制備的高強韌性變形鎂合金，具有較高的強韌性，而且 易于軋制。其抗拉強度、屈服強度和斷裂伸長率分別為260 300MPa、250 ^0MPa、6 9%。該上述合金斷裂伸長率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種強韌性鎂合金材料，該材料具有 良好的性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種強韌性鎂合金材料的制備方法，該制備方法工藝簡 單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種強韌性鎂合金材料，該材料以鎂合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成 的金屬絲團，所用銅絲和鐵絲直徑均為l_2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中鐵絲的 總體長度相當于銅絲的二倍，兩種金屬絲共占材料的體積百分比為10-35% ；鎂合金基體的化學成分的重量百分含量Al為9-11%，Sr為0.2% 0.5%，Sn為 2% 3%，Pb 為 2% 3%，F(xiàn)e 為 2%，Zr 為 0. 5% l%，La 為 0. 0. 3%，其余 為Mg ；銅絲為純銅；鐵絲的化學成分的重量百分含量為C為0. 05-0. 09，Si為0. 2% 0. 3%, Mn 為 0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S<0. 025%,其余為 Fe?；w中還分布有化合物MgB2、MgCo2和Co3Sn2顆粒。一種強韌性鎂合金材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟銅絲及滲硼鐵絲、鍍鈷鐵絲的準備分別取直徑為l_2mm、成分為純銅的銅絲及取直徑 為l-2mm和成分重量百分含量:C為0. 05-0. 09，Si為0. 2% 0. 3%, Mn為0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗的鐵絲，所用鐵絲的總體長度相當于銅絲的二倍；控制銅 絲與鐵絲共占材料的體積百分比為10-35% ；按常規(guī)方法在將一半鐵絲表面鍍鈷；另一半鐵絲表面滲硼；分別形成鍍鈷鐵絲和滲硼 鐵絲；鍍鈷層的厚度為100-200微米；滲硼層的厚度為200-300微米；銅絲與得到的滲硼鐵絲和鍍鈷鐵絲三者總體長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述銅絲、滲硼鐵絲和鍍鈷鐵絲各取一根絲形成球狀的混 合三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲 團的松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置 完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待合金液澆注；鎂合金材料基體的準備按重量百分含量Al為9-11%，Sr為0.2% 0.5%，Sn為 2% 3%，Pb 為 2% 3%，F(xiàn)e 為 2%，Zr 為 0. 5% l%，La 為 0. 0. 3%，其余 為Mg進行配料；鎂合金在感應電爐中熔化，熔化溫度為700-720°C ；將上述鎂合金液澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型；合金液將銅絲及滲硼鐵絲和鍍鈷鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，得到以鎂合金為基的其中分布有金屬絲團的韌性材料。 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下1、本發(fā)明材料中的銅絲及鐵絲自身具有相當?shù)膹姸群洼^高的韌性。銅絲的Cu及鐵絲 上的B、Co進入液態(tài)鎂中，與鎂合金中的元素形成MgB2、MgCo2、Mg2Cu、Co3Sn2等特殊化合 物，彌散增強鎂合金基體中；狗固溶在鎂合金，對鎂固溶強化；未熔的銅絲及鐵絲與鎂合 金冶金結(jié)合，對鎂合金起到增強增韌的作用。2、另外，本發(fā)明材料中的ττ和La與Mg可以形成化合物MgLa和Mg2Zr，分布于基 體中，對鎂合金的組織具有顯著細化的作用，有助于材料韌性的提高。本發(fā)明材料中p、s為 雜質(zhì)，控制在允許的范圍。3、合金材料用鐵代替了部分鎂，材料成本低，制備工藝簡便，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)的 合金材料性能好，而且非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的合金性能見表1。


圖1為本發(fā)明實施例一制得的強韌性鎂合金材料的金相組織。圖1可以看到在鎂合金與金屬絲結(jié)合良好。
具體實施例方式以下各實施例僅用作對本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。以下銅絲與鐵絲均為市購，鍍鈷、滲硼層自制。實施例一銅絲及滲硼鐵絲、鍍鈷鐵絲的準備 分別取直徑為1mm、成分為純銅的銅絲；取直徑為1mm、成分重量百分含量C為0. 05%, Si為0. 2%, Mn為0. 25%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，所取鐵絲的總體長度為銅絲的二倍；控制兩種金屬絲占材料的 體積百分比為10%。按常規(guī)方法在將一半鐵絲表面鍍鈷；另一半鐵絲表面滲硼；分別形成鍍鈷鐵絲和 滲硼鐵絲；鍍鈷層的厚度為100微米；滲硼層的厚度為200微米；形成的滲硼鐵絲、鍍鈷絲 與銅絲三者長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述銅絲、滲硼鐵絲和鍍鈷鐵絲各取一根絲形成球狀的混4合三絲金屬絲團(三根絲各取一根同時成團，形成三絲金屬絲團，成型可按洗碗用的清潔球 或稱鋼絲球的方法制作)，金屬絲團直徑為15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金 屬絲團的松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型； 布置完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待合金液澆注；鎂合金材料基體的準備按重量百分含量Al為9%，Sr為0. 2%，Sn為2%, 為2%， 狗為1%，^ 為0. 5%，La為0. 1%，其余為Mg進行配料；鎂合金在感應電爐中熔化，熔化 溫度為 710-715°C ；將上述鎂合金液澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型；合金液將銅絲及滲硼鐵絲和鍍鈷鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，得到以鎂合金為基的其中分布有金屬絲團的韌性材料。實施例二鎂合金材料基體成分按重量百分含量Al為11%，Sr為0. 5%，Sn為3%，1 為3%， !^e為2%, 為1%，La為0.3%，其余為Mg進行配料。銅絲為純銅。鐵絲成份的重量百分含量C為0. 09%, Si為0. 3%, Mn為0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。兩種金屬絲直徑均為2mm ；鐵絲的總體長度為銅絲的二 倍，兩種金屬絲占材料的體積百分比為35%。按常規(guī)方法在將一半鐵絲表面鍍鈷；另一半鐵絲表面滲硼；分別形成鍍鈷鐵絲和 滲硼鐵絲；鍍鈷層的厚度為200微米；滲硼層的厚度為300微米。形成的滲硼鐵絲、鍍鈷鐵 絲與銅絲三者長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作得到的三種金屬絲混合的三絲金屬 絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備過程同實施例一。實施例三鎂合金材料基體成分按重量百分含量Al為10%，Sr為0.3%，Sn為2.5%，1 為 2. 5%，F(xiàn)e為1. 5%，Zr為0. 7%, La為0. 2%，其余為Mg進行配料。銅絲為純銅。鐵絲成份的重量百分含量C為0. 07%, Si為0. 25%, Mn為0. 3%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。兩種金屬絲直徑均為1. 5mm，鐵絲的總體長度為銅絲的二 倍，兩種金屬絲占材料的體積百分比為20%。鍍鈷層的厚度為150微米。滲硼層的厚度為250微米。形成的滲硼鐵絲、鍍鈷鐵 絲與銅絲三者長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作得到的三種金屬絲混合的三絲金屬 絲團，金屬絲團直徑為15cm。制備過程同實施例一。對比實施例四原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例鎂合金材料基體成分按重量百分含量Al為8%，Sr為0. 1 %，Sn為1 %，1 為1 %，F(xiàn)e 為0. 5 %，^ 為0. 4%，La為0. 05 %，其余為Mg進行配料。銅絲為純銅。鐵絲成份的重量百分含量C為0. 04%, Si為0. 1%, Mn為0. 2%, P<0. 02%, S <0.02596，其余為狗。兩種金屬絲直徑為0. 5mm，鐵絲的總體長度為銅絲的二 倍，兩種金屬絲占材料的體積百分比為5%。鐵絲不鍍鈷也不滲硼層。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作得到的三股金屬絲(二股 鐵絲，一股為銅絲)混合的三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為15cm。制備過程同實施例一。
對比實施例五原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例鎂合金材料基體成分按重量百分含量A1為12%，Sr為0. 7%，Sn為4%, 為43%， !^e為3%, 為1.5%，La為0.4%，其余為Mg進行配料。銅絲為純銅。鐵絲成份的重量百分含量C為0. 1%，Si為0. 4%, Mn為0. 4%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。兩種金屬絲直徑為3mm，鐵絲的總體長度為銅絲的二倍， 兩種金屬絲占材料的體積百分比為40%。按常規(guī)方法在將一半鐵絲表面鍍鈷；另一半鐵絲表面滲硼；分別形成鍍鈷鐵絲和 滲硼鐵絲；鍍鈷層的厚度為250微米；滲硼層的厚度為350微米。形成的滲硼鐵絲、鍍鈷鐵 絲與銅絲三者長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作得到的三種金屬絲混合的三絲金屬 絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備過程同實施例一。表 權(quán)利要求
1.一種強韌性鎂合金材料，該材料以鎂合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形 成的金屬絲團，所用銅絲和鐵絲直徑均為l-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中鐵絲 的總體長度相當于銅絲的二倍，兩種金屬絲共占材料的體積百分比為10-35% ；鎂合金基體的化學成分的重量百分含量Al為9-11%，Sr為0.2% 0.5%，Sn為 2% 3%，Pb 為 2% 3%，F(xiàn)e 為 2%，Zr 為 0. 5% l%，La 為 0. 0. 3%，其余 為Mg ；銅絲為純銅；鐵絲的化學成分的重量百分含量為C為0. 05-0. 09，Si為0. 2% 0. 3%, Mn 為 0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S<0. 025%,其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強韌性鎂合金材料，其特征在于所述基體中還分布有化合 物 MgB2、MgCo2 和 Co3Sn2 顆粒。
3.一種強韌性鎂合金材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟銅絲及滲硼鐵絲、鍍鈷鐵絲的準備分別取直徑為l_2mm、成分為純銅的銅絲及取直徑 為l-2mm和成分重量百分含量:C為0. 05-0. 09，Si為0. 2% 0. 3%, Mn為0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗的鐵絲，所用鐵絲的總體長度相當于銅絲的二倍；控制銅 絲和鐵絲占材料的體積百分比為10-35% ；按常規(guī)方法在將一半鐵絲表面鍍鈷；另一半鐵絲表面滲硼；分別形成鍍鈷鐵絲和滲硼 鐵絲；鍍鈷層的厚度為100-200微米；滲硼層的厚度為200-300微米；銅絲與得到的滲硼鐵 絲和鍍鈷鐵絲三者總體長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述銅絲、滲硼鐵絲和鍍鈷鐵絲各取一根絲形成球狀的混 合三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲 團的松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置 完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待合金液澆注；鎂合金材料基體的準備按重量百分含量Al為9-11%，Sr為0. 2% 0. 5%，Sn為 2% 3%，Pb 為 2% 3%，F(xiàn)e 為 2%，Zr 為 0. 5% l%，La 為 0. 0. 3%，其余 為Mg進行配料；鎂合金在感應電爐中熔化，熔化溫度為700-720°C ；將上述鎂合金液澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型；合金液將銅絲及滲硼鐵絲和鍍鈷鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，得到以鎂合金為基的其中分布有金屬絲團的韌性材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種強韌性鎂合金材料及制備方法，該材料具有良好的性能。該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該材料以以鎂合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成的金屬絲團，所用銅絲和鐵絲直徑均為1-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中鐵絲的總體長度相當于銅絲的二倍，兩種金屬絲共占材料的體積百分比為10-35%。
文檔編號C22C47/02GK102051544SQ20111000745
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者張詠, 王玲, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學