一種同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新材料成型技術(shù)，特別是涉及一種同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金具有高比強(qiáng)度、比剛度，優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，良好的阻尼減振和電磁屏蔽性能，在汽車、通訊、航空航天等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景，但其存在彈性模量小、高溫強(qiáng)度和抗蠕變性低、耐磨性差等不足，這極大地限制了其進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用。
[0003]鎂合金中加入Y等稀土元素可有效提高合金的室溫強(qiáng)度，高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能，在Mg-Y合金中加人一定的Zn通常會產(chǎn)生幾種不同的合金相(Mg-Y-Zn化合物、準(zhǔn)晶相和LPSO相)，Mg-Zn-Y合金因其高強(qiáng)度和良好的塑性而得到了廣泛的關(guān)注。準(zhǔn)晶相和長周期結(jié)構(gòu)相具有特殊的晶體結(jié)構(gòu)，可以作為第二相起到特殊的強(qiáng)化作用。在Mg-Y-Zn合金系中，當(dāng)Zn和Y的原子比介于1:2~1:1時，獲得長周期結(jié)構(gòu)相(LPSO)，這種長周期堆垛結(jié)構(gòu)能夠作為增強(qiáng)相極大地提高鎂合金的力學(xué)性能，并且可以有效提高合金的阻尼性能和耐腐蝕性能。當(dāng)Zn和Y的原子比介于5~7時，獲得準(zhǔn)晶相，準(zhǔn)晶材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，如低摩擦系數(shù)、低熱傳導(dǎo)率、良好的熱穩(wěn)定性、抗磨損、抗腐蝕等。限于準(zhǔn)晶相和長周期結(jié)構(gòu)相的形成受制于Zn、Y的原子比，一般情況難于在同一個成份比同時獲得準(zhǔn)晶相和長周期結(jié)構(gòu)相，而本發(fā)明采用合金設(shè)計方法，通過普通鑄造法制備出一種同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼鎂合金材料，有效地將準(zhǔn)晶相和長周期結(jié)構(gòu)相的優(yōu)異性能結(jié)合起來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是提供一種同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼材料的制備方法，特別是通過采用常規(guī)鑄造來制備同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼鎂合金材料。
[0005]技術(shù)方案 1.樣品制備
(I)材料準(zhǔn)備:純鎂(純度99.95%)，純鋅(純度99.95%)以及Mg-Y (Y:25wt.%)中間合金。
[0006](2)配料:將準(zhǔn)備好的純鎂、純鋅及Mg-Y中間合金按原子百分比轉(zhuǎn)化質(zhì)量比稱重。
[0007](3)熔煉:將原材料Mg、Zn、Mg_Y中間合金放入坩堝內(nèi)并放入電阻爐內(nèi)依次加熱至三者完全融化，此過程通入C02+0.5vol%SF6混合氣體進(jìn)行保護(hù)，鑄造溫度為680?720°C，保溫時間為5~20min。
[0008](4)澆注:將液態(tài)金屬澆注到金屬模具中空冷成型。
[0009]2.樣品表征
通過對試樣進(jìn)行X射線衍射分析結(jié)果顯示該材料的主要組成物為:α -Mg基體，準(zhǔn)晶相(Mg3Zn6Y)，長周期結(jié)構(gòu)相(Mgl2ZnY)。
[0010]此外，通過精密扭擺力學(xué)譜儀對試樣進(jìn)行阻尼性能測試。測試結(jié)果表明試樣的阻尼值Q 1大于0.01，為高阻尼材料。
[0011]縱觀以往技術(shù)，本發(fā)明制備的材料具有以下特點(diǎn):(1)該鑄態(tài)合金同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相；(2)采用常規(guī)鑄造方法制備而成；(3)該材料具有較高的阻尼性能。此外本發(fā)明的制備方法還具有工藝簡單，操作方便，節(jié)約費(fèi)用等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1
1.樣品的制備
(I)材料準(zhǔn)備:純鎂(純度99.95%)，純鎂(純度99.95%)以及Mg-Y (Y:25wt.%)中間合金。
[0013](2)配料:將處理好的純鎂、純鎂及Mg-Y中間合金根據(jù)Mg80Znl6Y4(原子百分比)分別稱取后放置在不同的容器中。
[0014](3)鑄造:將原材料Mg、Zn、Mg_Y中間合金裝入同一坩堝內(nèi)并放入電阻爐內(nèi)依次加熱至三者完全融化，此過程通入C02+0.5vol%SF6混合氣體進(jìn)行保護(hù)，熔煉溫度為680°C，保溫時間為1min。
[0015](4)澆注:將液體金屬澆注到金屬模中空冷成型。
[0016]圖1為本發(fā)明制備的高阻尼同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的鎂合金的金相組織。
[0017]2.樣品表征 (I)X-射線衍射分析
通過對試樣進(jìn)行X射線衍射分析結(jié)果顯示該材料的主要組成物為:Cl -Mg基體，準(zhǔn)晶相(Mg3Zn6Y),長周期結(jié)構(gòu)相(Mg12ZnY)。
[0018]圖2為本發(fā)明制備的高阻尼同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的合金的XRD圖譜。
[0019](2)阻尼性能測試
阻尼性能測試在精密扭擺力學(xué)譜儀上進(jìn)行。將試樣制成50X5Xlmm的標(biāo)準(zhǔn)試樣。測試時通過懸臂式夾緊試樣。經(jīng)過多次測試后發(fā)現(xiàn)試樣的平均阻尼Q ^0.03，高于高阻尼材料阻尼值的標(biāo)準(zhǔn)Q1=0.01。
[0020]圖3為本發(fā)明制備的高阻尼同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的合金的阻尼-應(yīng)變關(guān)系曲線。
[0021]實(shí)施例2
1.樣品的制備
(1)材料準(zhǔn)備:純鎂(純度99.95%)，純鎂(純度99.95%)以及Mg-Y (Y:25wt.%)中間合金；
(2)配料:將處理好的純鎂、純鋅及Mg-Y中間合金根據(jù)Mg78Znl6.5Y5.5(原子百分比)分別稱取后放置在不同的容器中。
[0022](3)熔煉:將原材料Mg、Zn、Mg_Y中間合金裝入同一坩堝內(nèi)并放入電阻爐內(nèi)依次加熱至三者完全融化，此過程通入C02+0.5vol%SF6混合氣體進(jìn)行保護(hù)，熔煉溫度為700°C，保溫時間為15min。
[0023](4)澆注:將液體金屬澆注到金屬模中空冷成型。
[0024]2.樣品表征 (I)X-射線衍射分析
通過對試樣進(jìn)行X射線衍射分析結(jié)果顯示該材料的主要組成物為:Cl -Mg基體，準(zhǔn)晶相(Mg3Zn6Y),長周期結(jié)構(gòu)相(Mg12ZnY)。
[0025](2)阻尼性能測試
阻尼性能測試在精密扭擺力學(xué)譜儀上進(jìn)行。將試樣制成50X5Xlmm的標(biāo)準(zhǔn)試樣。測試時通過懸臂式夾緊試樣。經(jīng)過多次測試后發(fā)現(xiàn)試樣的平均阻尼Q ^0.04，高于高阻尼材料阻尼值的標(biāo)準(zhǔn)Q1=0.01。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼材料的制備方法，其特征在于該合金中化學(xué)元素原子百分比:Mg 60%~80%, Y 1%~10%，其余為工業(yè)純Zn。2.—種如權(quán)利要求1所述的同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼材料的制備方法，其特征在于該材料中所述的準(zhǔn)晶相為Mg3Zn6Y,長周期結(jié)構(gòu)為Mg12ZnY。3.—種如權(quán)利要求1所述的同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼材料的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟: (1)材料準(zhǔn)備:純鎂(純度99.95%)，純鋅(純度99.95%)以及Mg-25wt.%Y中間合金; (2)配料:將準(zhǔn)備好的純鎂、純鋅及Mg-Y中間合金按權(quán)利要求1所述原子百分比轉(zhuǎn)化質(zhì)量比稱重配料； (3)熔煉:將原材料Mg、Zn、Mg-Y中間合金放入坩堝內(nèi)并在電阻爐內(nèi)依次加熱至三者完全融化，此過程通入C02+0.5vol%SF6混合氣體進(jìn)行保護(hù)，熔煉溫度為680?720°C，保溫時間為 5~20min; (4)澆注:將液態(tài)金屬澆注到金屬模具中空冷成型。
【專利摘要】本發(fā)明是一種同時含準(zhǔn)晶和長周期結(jié)構(gòu)相的高阻尼材料的制備方法，本實(shí)驗(yàn)選用的原材料為純鎂（純度99.95%），純鋅（純度99.95%）以及Mg-25wt.%Y中間合金，通過普通鑄造法制備而成。通過X射線衍射分析（XRD）確定其物相成分為α-Mg基體，準(zhǔn)晶相(Mg3Zn6Y)，長周期結(jié)構(gòu)相(Mg12ZnY)。采用精密扭擺力學(xué)譜儀(TPA-8)測試材料的阻尼值Q-1大于0.01。本發(fā)明制備方法簡單、操作簡便、材料阻尼能力強(qiáng)，有利于推動高阻尼鎂合金在航空、航天、交通等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】C22C23/04, C22C1/03
【公開號】CN105714132
【申請?zhí)枴緾N201410722586
【發(fā)明人】萬迪慶, 周新建, 劉雅娟, 利助民
【申請人】華東交通大學(xué)