一種耐熱稀土鎂合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種耐熱稀土鎂合金，按照重量百分比含量含有：Al：7.2-8.2%，Cu：2.1-2.4%，Th：3.1-3.4%，Ga：4.0-5.0%，La：0.9-1.4%，Ce：1.0-1.1%，Y：1.2-1.4%，Er：0.1-0.3%，Nb：0.2-0.4%，Ge：1.6-1.8%，Dy：0.7-0.9%，Zn：4.1-4.6%，Ir：0.5-0.8%，余量為Mg。本發(fā)明還提出了該合金的制備方法。本合金具有良好力學(xué)性能、耐熱性能和抗蠕變性能。
【專利說明】一種耐熱稀土鎂合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐熱鎂合金材料領(lǐng)域，尤其是一種耐熱稀土鎂合金及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金由于具有較小的密度(是實(shí)用結(jié)構(gòu)金屬中密度最小的一種）使其在許多場(chǎng) 合具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。特別是在航空、航天、以及汽車、摩托車、高速/輕軌列車的場(chǎng)合還 具有慣性小的優(yōu)勢(shì)，這對(duì)于交通工具的啟動(dòng)和制動(dòng)具有顯著作用。但目前由于現(xiàn)有鎂合金 的高溫抗蠕變性能差，長(zhǎng)期工作溫度不能超過120°C，使其無法用于制造對(duì)高溫蠕變性能要 求高的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及其他傳動(dòng)部件，因此極大地阻礙了鎂合金的進(jìn)一步應(yīng)用。也正是由于 這樣，國內(nèi)外對(duì)于具有高溫抗蠕變性能的耐熱鎂合金的研究開發(fā)給予了高度重視，并先后 試制研究了一系列的耐熱鎂合金。然而，真正得到實(shí)際應(yīng)用的主要集中在少數(shù)合金上，而且 即使得到應(yīng)用的耐熱鎂合金也因?yàn)榇嬖诟髯圆煌膯栴}而使其應(yīng)用受到不同程度的限制。 因此，有必要進(jìn)一步研究開發(fā)新型的耐熱鎂合金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好力學(xué)性能和抗蠕變性能的耐熱稀土鎂合金 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： 一種耐熱稀土鎂合金，按照重量百分比含量含有：A1 :7. 2-8. 2%，Cu :2. 1-2. 4%，Th: 3. 1-3. 4%, Ga ：4. 0-5. 0%, La ：0. 9-1. 4%, Ce ：1. 〇-l. 1%, Y ：1. 2-1. 4%, Er ：0. l-〇. 3%, Nb ： 0· 2-0. 4%，Ge :1. 6-1. 8%，Dy :0· 7-0. 9%，Zn :4. 1-4. 6%，Ir :0· 5-0. 8%，余量為 Mg。
[0005] 所述耐熱稀土鎂合金的制備方法，包括以下步驟： (1) 配料：按照重量百分比含量配取純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合 金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合 金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金作為原材料； (2) 原料干燥：將純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、 Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、 純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金放置于90?110°C的空氣爐中進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為7?8 小時(shí)； (3) 熔煉：向電阻坩堝爐中充入體積比為1 :70的SF6和C02混合汽體，并將電阻坩堝 爐預(yù)熱至500?60(TC，然后加入純Mg錠并將堝爐溫度升至730?750°C，待純鎂錠完全 熔化后，加入Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合 金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、 Al- Ir中間合金，待所有原料完全熔化后將溫度升至790?840°C，然后攪拌均勻，再降至 760?780°C，靜置45分鐘； (4) 精煉：將熔煉爐升溫至810?830°C對(duì)合金液進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金 精煉劑，精煉時(shí)間為15?25分鐘，精煉完后在760?780°C保溫靜置10?20分鐘，所述耐 熱鎂合金精煉劑的組成為：NaC12 :37% ;CaF2 :9% ;MgC12 :19% ;余量為KC1 ; (5) 澆鑄：將內(nèi)腔尺寸長(zhǎng)為55cm，寬為55 cm，高為100 cm的的模具預(yù)熱到500? 600°C，然后將鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱模具中，澆鑄溫度為810?830°C ; (6) 熱處理：將鑄件在480?550°C溫度范圍內(nèi)保溫24?36h進(jìn)行固溶處理，后立即 置于70?80°C熱水中進(jìn)行淬火，再于空氣爐175?250°C保溫50?60h，進(jìn)行時(shí)效處理，制 得鎂合金坯件； (7) 擠壓：將所得的鎂合金坯件預(yù)熱4?5h，預(yù)熱溫度為300?400°C，然后在460? 480°C下進(jìn)行擠壓；擠壓比為20 :1，擠壓速度為0. 9?1. 2m/min，擠壓成5cm厚的板塊； (8) 擠壓后熱處理：將擠壓后的板塊進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫 度為280-300°C，保溫時(shí)間為25-35h ;再在175?250°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為 45?55h ;最后在150-170°C進(jìn)行第三次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為55?65h。
[0006] 更進(jìn)一步地，按照重量百分比含量含有：A1 :7. 2%，Cu :2. 1%，Th :3. 1%，Ga :4. 0%， La :0· 9%，Ce :1. 0%，Y :1. 2%，Er :0· 1%，Nb :0· 2%，Ge :1. 6%，Dy :0· 7%，Zn :4. 1%，Ir :0· 5%，余 量為Mg。
[0007] 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】
[0008] 實(shí)施例1 一種耐熱稀土鎂合金，按照重量百分比含量含有：A1 :7. 2%，Cu :2. 1%，Th :3. 1%，Ga : 4. 0%, La ：0. 9%, Ce ：1. 0%, Y ：1. 2%, Er ：0. 1%, Nb ：0. 2%, Ge ：1. 6%, Dy ：0. 7%, Zn ：4. 1%, Ir ： 0. 5%，余量為Mg。
[0009] 所述耐熱稀土鎂合金的制備方法，包括以下步驟： (1) 配料：按照重量百分比含量配取純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合 金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合 金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金作為原材料； (2) 原料干燥：將純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、 Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、 純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金放置于90°C的空氣爐中進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為7小時(shí)； (3) 熔煉：向電阻坩堝爐中充入體積比為1 :70的SF6和C02混合汽體，并將電阻坩堝爐 預(yù)熱至500°C，然后加入純Mg錠并將堝爐溫度升至730°C，待純鎂錠完全熔化后，加入Al-Cu 中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、 Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金，待 所有原料完全熔化后將溫度升至790°C，然后攪拌均勻，再降至760°C，靜置45分鐘； (4) 精煉：將熔煉爐升溫至81(TC對(duì)合金液進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉 齊U，精煉時(shí)間為15分鐘，精煉完后在760°C保溫靜置10分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成 為：NaC12 :37% ;CaF2 :9% ;MgC12 :19% ;余量為 KC1 ; (5) 澆鑄：將內(nèi)腔尺寸長(zhǎng)為55cm，寬為55 cm，高為100 cm的的模具預(yù)熱到500°C，然后 將鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱模具中，澆鑄溫度為810°C ; (6) 熱處理：將鑄件在480°C溫度范圍內(nèi)保溫24h進(jìn)行固溶處理，后立即置于70°C熱水 中進(jìn)行淬火，再于空氣爐175°C保溫50h，進(jìn)行時(shí)效處理，制得鎂合金坯件； (7) 擠壓：將所得的鎂合金坯件預(yù)熱4h，預(yù)熱溫度為300°C，然后在460°C下進(jìn)行擠壓； 擠壓比為20 :1，擠壓速度為0. 9m/min，擠壓成5cm厚的板塊； (8) 擠壓后熱處理：將擠壓后的板塊進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫 度為280°C，保溫時(shí)間為25h ;再在175°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為45h ;最后在 150°C進(jìn)行第三次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為55h。
[0010] 實(shí)施例2 : 一種耐熱稀土鎂合金，按照重量百分比含量含有：A1 :7. 7%，Cu :2. 3%，Th :3. 3%，Ga : 4. 5%, La ：1. 2%, Ce ：1. 05%, Y ：1. 3%, Er ：0. 2%, Nb ：0. 3%, Ge ：1. 7%, Dy ：0. 8%, Zn ：4. 3%, Ir ： 0. 7%，余量為Mg。 toon] 所述耐熱稀土鎂合金的制備方法，包括以下步驟： (1) 配料：按照重量百分比含量配取純Mg錠、ΑΙ-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合 金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合 金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金作為原材料； (2) 原料干燥：將純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、 Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、 純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金放置于100°C的空氣爐中進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為7?8小時(shí)； (3) 熔煉：向電阻坩堝爐中充入體積比為1 :70的SF6和C02混合汽體，并將電阻坩堝爐 預(yù)熱至550°C，然后加入純Mg錠并將堝爐溫度升至740°C，待純鎂錠完全熔化后，加入Al-Cu 中間合金、純Al錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、 Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金，待 所有原料完全熔化后將溫度升至825°C，然后攪拌均勻，再降至770°C，靜置45分鐘； (4) 精煉：將熔煉爐升溫至820°C對(duì)合金液進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉 齊U，精煉時(shí)間為20分鐘，精煉完后在770°C保溫靜置15分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成 為：NaC12 :37% ;CaF2 :9% ;MgC12 :19% ;余量為 KC1 ; (5) 澆鑄：將內(nèi)腔尺寸長(zhǎng)為55cm，寬為55 cm，高為100 cm的的模具預(yù)熱到550°C，然后 將鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱模具中，澆鑄溫度為820°C ; (6) 熱處理：將鑄件在515°C溫度范圍內(nèi)保溫30h進(jìn)行固溶處理，后立即置于75°C熱水 中進(jìn)行淬火，再于空氣爐213°C保溫55h，進(jìn)行時(shí)效處理，制得鎂合金坯件； (7) 擠壓：將所得的鎂合金坯件預(yù)熱4. 5h，預(yù)熱溫度為350°C，然后在470°C下進(jìn)行擠 壓；擠壓比為20 :1，擠壓速度為1. lm/min，擠壓成5cm厚的板塊； (8) 擠壓后熱處理：將擠壓后的板塊進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫 度為290°C，保溫時(shí)間為30h ;再在215°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為50h ;最后在 160°C進(jìn)行第三次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為60h。
[0012] 實(shí)施例3: 一種耐熱稀土鎂合金，按照重量百分比含量含有：A1 :8. 2%，Cu :2. 4%，Th :3. 4%，Ga : 5. 0%, La ：1. 4%, Ce ：1. 1%, Y ：1. 4%, Er ：0. 3%, Nb ：0. 4%, Ge ：1. 8%, Dy ：0. 9%, Zn ：4. 6%, Ir ： 0.8%，余量為Mg。
[0013] 所述耐熱稀土鎂合金的制備方法，包括以下步驟： (1) 配料：按照重量百分比含量配取純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合 金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合 金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金作為原材料； (2) 原料干燥：將純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、 Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、 純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金放置于110°C的空氣爐中進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為8小時(shí)； (3) 熔煉：向電阻坩堝爐中充入體積比為1 :70的SF6和C02混合汽體，并將電阻坩堝爐 預(yù)熱至600°C，然后加入純Mg錠并將堝爐溫度升至750°C，待純鎂錠完全熔化后，加入Al-Cu 中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、 Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金，待 所有原料完全熔化后將溫度升至840°C，然后攪拌均勻，再降至780°C，靜置45分鐘； (4) 精煉：將熔煉爐升溫至830°C對(duì)合金液進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金精煉 齊U，精煉時(shí)間為25分鐘，精煉完后在780°C保溫靜置20分鐘，所述耐熱鎂合金精煉劑的組成 為：NaC12 :37% ;CaF2 :9% ;MgC12 :19% ;余量為 KC1 ; (5) 澆鑄：將內(nèi)腔尺寸長(zhǎng)為55cm，寬為55 cm，高為100 cm的的模具預(yù)熱到600°C，然后 將鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱模具中，澆鑄溫度為830°C ; (6) 熱處理：將鑄件在550°C溫度范圍內(nèi)保溫36h進(jìn)行固溶處理，后立即置于80°C熱水 中進(jìn)行淬火，再于空氣爐250°C保溫60h，進(jìn)行時(shí)效處理，制得鎂合金坯件； (7) 擠壓：將所得的鎂合金坯件預(yù)熱5h，預(yù)熱溫度為400°C，然后在480°C下進(jìn)行擠壓； 擠壓比為20 :1，擠壓速度為1. 2m/min，擠壓成5cm厚的板塊； (8) 擠壓后熱處理：將擠壓后的板塊進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫 度為300°C，保溫時(shí)間為35h ;再在250°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為55h ;最后在 170°C進(jìn)行第三次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為65h。
[0014] 實(shí)施例1-3得到的合金的性能列于下表

【權(quán)利要求】
1. 一種耐熱稀土鎂合金，其特征在于，按照重量百分比含量含有：A1 :7. 2-8. 2%，Cu : 2. 1-2. 4%, Th ：3. 1-3. 4%, Ga ：4. 0-5. 0%, La ：0. 9-1. 4%, Ce ：1. 〇-l. 1%, Y ：1. 2-1. 4%, Er ： 0· 1-0. 3%，Nb :0· 2-0. 4%，Ge :1. 6-1. 8%，Dy :0· 7-0. 9%，Zn :4. 1-4. 6%，Ir :0· 5-0. 8%，余量為 Mg。
2. 如權(quán)利要求1所述的耐熱稀土鎂合金的制備方法，其特征在于： (1) 配料：按照重量百分比含量配取純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合 金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合 金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金作為原材料； (2) 原料干燥：將純Mg錠、Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、 Al-La中間合金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、 純Dy、純Zn、Al- Ir中間合金放置于90?110°C的空氣爐中進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為7?8 小時(shí)； (3) 熔煉：向電阻坩堝爐中充入體積比為1 :70的SF6和C02混合汽體，并將電阻坩堝 爐預(yù)熱至500?60(TC，然后加入純Mg錠并將堝爐溫度升至730?750°C，待純鎂錠完全 熔化后，加入Al-Cu中間合金、純A1錠、Al-Th中間合金、Al-Ga中間合金、Al-La中間合 金、Mg-Ce中間合金、Mg-Y中間合金、純Er、Al-Nb中間合金、Al-Ge中間合金、純Dy、純Zn、 Al- Ir中間合金，待所有原料完全熔化后將溫度升至790?840°C，然后攪拌均勻，再降至 760?780°C，靜置45分鐘； (4) 精煉：將熔煉爐升溫至810?830°C對(duì)合金液進(jìn)行精煉，邊攪拌邊加入耐熱鎂合金 精煉劑，精煉時(shí)間為15?25分鐘，精煉完后在760?780°C保溫靜置10?20分鐘，所述耐 熱鎂合金精煉劑的組成為：NaC12 :37% ;CaF2 :9% ;MgC12 :19% ;余量為KC1 ; (5) 澆鑄：將內(nèi)腔尺寸長(zhǎng)為55cm，寬為55 cm，高為100 cm的的模具預(yù)熱到500? 600°C，然后將鎂合金精煉料澆鑄到預(yù)熱模具中，澆鑄溫度為810?830°C ; (6) 熱處理：將鑄件在480?550°C溫度范圍內(nèi)保溫24?36h進(jìn)行固溶處理，后立即 置于70?80°C熱水中進(jìn)行淬火，再于空氣爐175?250°C保溫50?60h，進(jìn)行時(shí)效處理，制 得鎂合金坯件； (7) 擠壓：將所得的鎂合金坯件預(yù)熱4?5h，預(yù)熱溫度為300?400°C，然后在460? 480°C下進(jìn)行擠壓；擠壓比為20 :1，擠壓速度為0. 9?1. 2m/min，擠壓成5cm厚的板塊； (8) 擠壓后熱處理：將擠壓后的板塊進(jìn)行時(shí)效處理，所述的時(shí)效處理工藝為：時(shí)效溫 度為280-300°C，保溫時(shí)間為25-35h ;再在175?250°C進(jìn)行第二次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為 45?55h ;最后在150-170°C進(jìn)行第三次時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為55?65h。
3. 如權(quán)利要求1所述的耐熱稀土鎂合金的制備方法，其特征在于：按照重量百分比含 量含有：A1 :7· 2%，Cu :2. 1%，Th :3. 1%，Ga :4· 0%，La :0· 9%，Ce :1· 0%，Y :1· 2%，Er :0· 1%，Nb : 0· 2%，Ge :1. 6%，Dy :0· 7%，Zn :4. 1%，Ir :0· 5%，余量為 Mg。
【文檔編號(hào)】C22C23/02GK104152768SQ201410450438
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】農(nóng)彩麗 申請(qǐng)人:農(nóng)彩麗