專利名稱：鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及以鋅作次主要成分的鎂基合金，具體地說是鎂基球形準(zhǔn)晶
中間合金及其制法。
背景技術(shù)：
與目前常用的金屬或合金材料相比，鎂具有質(zhì)輕、阻尼性能高、電磁屏蔽能力強(qiáng)和 散熱性好等優(yōu)點(diǎn)，從而使鎂合金材料在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)上有著巨大的應(yīng)用潛力；此外， 鎂易于回收再利用，是對環(huán)境無污染的綠色環(huán)保金屬，因此，對于鎂合金的研究已經(jīng)成為材 料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。雖然現(xiàn)有鎂合金的比強(qiáng)度(近似14 16)和比疲勞強(qiáng)度都已經(jīng)高于 鑄鋁，但是鎂合金仍然存在強(qiáng)度較低、韌性差、塑性加工困難和高溫蠕變性能差等缺陷，使 鎂合金的應(yīng)用范圍受到限制。因此，通過各種強(qiáng)化方法來提高鎂合金的力學(xué)性能成為擴(kuò)大 鎂合金應(yīng)用范圍的重要途徑，也是鎂合金技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)的重點(diǎn)。 自1993年我國北京航空材料研究院的羅治平等人首先確定了 Mg-Zn-Y合金中的 Mg3Zn6Y三元相為二十面體準(zhǔn)晶相以來，對Mg-Zn-RE系準(zhǔn)晶展開了大量的研究工作。研究 發(fā)現(xiàn)，使準(zhǔn)晶顆粒彌散分布到鎂合金基體中，可獲得高性能準(zhǔn)晶顆粒增強(qiáng)鎂基合金材料和 復(fù)合材料，其中作為增強(qiáng)相的準(zhǔn)晶相的形貌、大小、數(shù)量和分布對合金材料的性能有重要影 響。 CN1718801A公開了鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金及其制造方法，該合金為鎂基二十面體 準(zhǔn)納米尺度MgxZnuYwMntCas球形準(zhǔn)晶中間合金，其化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt^計(jì))為 Mg40. 00 45. 00%， Zn45. 50 55. 00%， MnO. 50 4. 50%， Yl. 00 4. 50%， CaO. 10 1.00%，其制備方法是采用高壓凝固工藝制備準(zhǔn)晶。該現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是由于目前壓 力與球形準(zhǔn)晶的形成能力之間尚沒有一種量化的公式作為參考，因此可能有不必要的能 耗浪費(fèi)，并且采用高壓凝固工藝對生產(chǎn)設(shè)備的要求較高，控制復(fù)雜，不易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生 產(chǎn)；另外，該專利方法對合金熔液采用了電脈沖孕育處理，它主要影響了晶粒的大小，對 于準(zhǔn)晶的形核和長大有一定的影響，這樣做又增加了生產(chǎn)成本。CN101054639A披露了 Mg-Zn-Nd-Si基球形準(zhǔn)晶中間合金及其制造方法，該方法是在常規(guī)鑄造條件下凝固成形 一種Mg-Zn-Nd-Si基高球化率高熱穩(wěn)定性的三維二十面體準(zhǔn)納米尺度MgxZ皿NdwSit球 形準(zhǔn)晶中間合金，其化學(xué)成分以wt^計(jì)為Mg42. 00 % 48. 00%， Zn46. 50 % 55. 50%， Nd2. 00% 5. 00%， SiO. 50% 2. 00%。該現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是在常規(guī)鑄造條件下凝固得 到的合金中的球形準(zhǔn)晶大小均在10 y m左右，并且其中Mg,ZriuN《Sit球形準(zhǔn)晶相的體積相對 含量只占中間合金總體積的30% 40%，這樣的鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金在作為增強(qiáng)相時(shí) 對鎂合金復(fù)合材料的性能改進(jìn)不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金及其制法，該鎂基球 形準(zhǔn)晶中間合金是Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶中間合金，其制備方法是采用控制凝固速率制備鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的方法。本發(fā)明不僅克服了現(xiàn)有技術(shù)能耗浪費(fèi)、生產(chǎn)設(shè)備要求較高、 控制復(fù)雜和不易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的缺陷，而且制得的Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶中間合金使 所增強(qiáng)的鎂合金復(fù)合材料的高溫力學(xué)性能有極大提高。
本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金，是Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn)晶中間合金，其 化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt^計(jì))為Mg 55. 0 65. 0%，Zn 30. 0 40. 0%，Y 2. 5 5. 5%， Til. 0 1. 5%。 上述鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金，其鑄態(tài)組織特征是由球形準(zhǔn)晶、a -Mg和Mg-Zn相組 成，在鑄態(tài)組織中，球形準(zhǔn)晶的直徑是6 10 m，平均直徑是8 m，球形準(zhǔn)晶的體積占該合 金總體積的30 40%。 上述鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的制法，其具體工藝步驟為
第一步，熔煉鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原料熔液 將坩堝電阻爐設(shè)定加熱溫度為770 780°C，當(dāng)坩堝溫度升至350 40(TC時(shí)， 向該坩堝中加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)55. 0 65. 0%的鎂錠和占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 30. 0 40. 0%的鋅錠，并開始通入體積比為100 : 1的C02/SF6混合氣體作為保護(hù)氣，繼續(xù) 升溫，待該坩堝中的鎂錠和鋅錠完全熔化后，加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)2. 5 5. 5%的釔 錠，待該釔錠完全熔化后攪拌1 2分鐘，向熔化后的Mg-Zn-Y合金熔液中加入占原料總量 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)4.0 6.0X的 鎂-鈦中間合金，該鎂-鈦中間合金的成分質(zhì)量比為Mg : Ti = 3 4.5 : l，待所加入坩堝中的鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原料完全熔化為Mg-Zn-Y-Ti合 金熔液后攪拌2 4分鐘，并在770 78(TC保溫10 15分鐘，待用；
第二步，控制凝固速率制備鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金 將第一步得到的Mg-Zn-Y-Ti合金熔液的溫度調(diào)至780 790°C，除去該合金熔 液表面浮渣，將該合金熔液澆注到可控冷卻速率的鑄型中，控制冷卻速率，即控制凝固速率 在52. 6 68. 4K/s范圍內(nèi)，制得化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt^計(jì))為Mg 55. 0 65. 0%， Zn30. 0 40. 0%，Y2. 5 5. 5%，Ti 1. 0 1. 5%的Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn) 晶中間合金，其鑄態(tài)組織特征是由球形準(zhǔn)晶、a -Mg和Mg-Zn相組成，在鑄態(tài)組織中，球形準(zhǔn) 晶的直徑是6 10 i！ m，平均直徑是8 i！ m，球形準(zhǔn)晶的體積占該合金總體積的30 40% 。
上述鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的制備方法中，所用原料鎂錠、鋅錠、釔錠和鎂_鈦中 間合金的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)純度均為> 99. 99%，所有原料都是公知的，可以通過商購或其他普通 途徑獲得；所用到的設(shè)備均為普通冶金化工設(shè)備。
本發(fā)明的有益效果是 (1)本發(fā)明一種鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的制備方法的創(chuàng)新點(diǎn)之一是控制凝固速 率。冷卻速度對準(zhǔn)晶的形成和生長有著極大的影響，在成分一定的合金中，準(zhǔn)晶的形成存在 一個(gè)最佳的冷卻速度。當(dāng)超過其中某個(gè)臨界冷卻速度時(shí)，隨著冷卻速度的進(jìn)一步提高，準(zhǔn)晶 的形核將被抑制，甚至來不及形核而直接生成非晶結(jié)構(gòu)。而大多數(shù)研究選擇的凝固條件都 是快速凝固，這必然導(dǎo)致隨著冷速的提高，準(zhǔn)晶相的形成被抑制。相反，如果在低于這個(gè)最 佳冷速的凝固條件下，根據(jù)經(jīng)典的形核理論，提高冷卻速度，合金的過冷度大，形核率迅速 提高，這必將促進(jìn)準(zhǔn)晶相的生成，而晶體相的生長相對來說反而被抑制，導(dǎo)致準(zhǔn)晶相含量的 增多。
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現(xiàn)有技術(shù)中還沒有關(guān)于準(zhǔn)晶制備與凝固速率之間對應(yīng)關(guān)系的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，發(fā)明人經(jīng) 過大量的實(shí)驗(yàn)才得以確定只有控制冷卻速率在52. 6 68. 4K/s范圍內(nèi)，Mg-Zn-Y-Ti合 金才能形成二十面體球形準(zhǔn)晶，并且球形準(zhǔn)晶的直徑是6 10 i！ m，平均直徑是8 ii m，球形 準(zhǔn)晶的體積占該合金總體積的30 40% (測試結(jié)果見圖1)。在準(zhǔn)晶相總體積相差不大 的情況下，本發(fā)明一種鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金中的球形準(zhǔn)晶的數(shù)量比上述已有技術(shù)增多了 15 20% (根據(jù)"準(zhǔn)晶相總體積/單個(gè)準(zhǔn)晶體積"計(jì)算)。 (2)本發(fā)明的一種鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金產(chǎn)品在增強(qiáng)鎂合金基體時(shí)可更好的提高 鎂合金復(fù)合材料的力學(xué)性能，原因如下 a. —方面小直徑球形準(zhǔn)晶可以有效細(xì)化鎂合金基體的晶粒，在合金凝固過程中小 直徑的準(zhǔn)晶顆粒彌散分布在液態(tài)合金中可作為形核核心，并阻止晶粒的長大，從而使得合 金晶粒細(xì)小，具有細(xì)晶組織的基體裂紋擴(kuò)展時(shí)所消耗的能量也越多，這是因?yàn)榧?xì)晶總界面 面積增加，因此基體強(qiáng)韌性也越高；另一方面，細(xì)小的準(zhǔn)晶顆粒具有更強(qiáng)的顆粒增強(qiáng)效應(yīng)， 小直徑的球形準(zhǔn)晶對基體的割裂作用和造成的應(yīng)力集中程度小，可約束基體變形，阻止位 錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，又可釘扎晶界，防止晶界滑移，從而達(dá)到強(qiáng)化基體、提高耐熱蠕變性的作用。本發(fā)明 Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶中間合金主要作為鎂合金基體增強(qiáng)相，用于高強(qiáng)度鎂合金材料的制 備。在用本發(fā)明方法所制得的Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶中間合金產(chǎn)品中，球形準(zhǔn)晶含量30 40%，球形準(zhǔn)晶直徑為6 lOym，且分布較均勻。球形準(zhǔn)晶數(shù)量多利于增強(qiáng)鎂合金時(shí)的均 勻彌散分布，細(xì)化晶粒；球形準(zhǔn)晶相小可在增強(qiáng)材料中起到釘扎作用，強(qiáng)化基體。該球形準(zhǔn) 晶直徑小的優(yōu)點(diǎn)在于其對基體彌散強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等效果更加明顯，同時(shí)對基體 的割裂作用更小，從而使該準(zhǔn)晶合金增強(qiáng)材料的綜合性能更優(yōu)異。 b.本發(fā)明的Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn)晶中間合金，是在Mg-Zn-Y合金 的基礎(chǔ)上，添加Ti元素到合金中，獲得Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶。所選取的Ti元素從原子半 徑和電子結(jié)構(gòu)與Nd、 Si元素相比，更適合形成穩(wěn)定的球形準(zhǔn)晶。準(zhǔn)晶是由數(shù)目不多的原子 構(gòu)成的獨(dú)立體系，參加凝聚結(jié)合的元素簡單，而且主要元素的原子半徑大小相近，并以較小 的原子為中心，經(jīng)DSC實(shí)驗(yàn)證明，Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶的分解溫度比Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶的分解 溫度提高52t:。同時(shí)，由于Mg-Zn-Y-Ti四元球形準(zhǔn)晶中間合金的高溫穩(wěn)定性的提高，加之 Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶中間合金表面能低，熱力學(xué)穩(wěn)定性高，與鎂合金基體潤濕效果好，作 為增強(qiáng)相時(shí)更為有效的提高了基體的強(qiáng)韌性和耐熱抗蠕變性，使得該鎂合金可應(yīng)用于高強(qiáng) 度、耐高溫材料領(lǐng)域。采用本發(fā)明Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶中間合金增強(qiáng)鎂合金材料，在175°C 溫度條件下，使鎂合金基體的抗拉強(qiáng)度提高24% ;溫度175°C、70MPaX 100小時(shí)應(yīng)力的蠕變 條件下，使抗蠕變性能提高31 % 。 (3)本發(fā)明的Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶中間合金的制備工藝簡單，只需要普通鑄造條 件，在生產(chǎn)過程中對設(shè)備的要求不高，原材料來源廣泛，便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，又簡化了生 產(chǎn)步驟，節(jié)約了資源。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的Mg-Zn-Y-Ti準(zhǔn)晶中間合金的掃描電子顯微鏡照片。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的Mg-Zn-Y-Ti準(zhǔn)晶中間合金中球形準(zhǔn)晶相的能譜圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 第一步，熔煉鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原料熔液 將坩堝電阻爐設(shè)定加熱溫度為790°C，當(dāng)坩堝溫度升至38(TC時(shí)，向該坩堝中加入 占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)57. 5 %的鎂錠和占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)36 %的鋅錠，并開始通入 體積比為100 : 1的CO乂SFe混合氣體作為保護(hù)氣，繼續(xù)升溫，待該坩堝中的鎂錠和鋅錠完 全熔化后，加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)2. 5%的釔錠，待該釔錠完全熔化后攪拌1分鐘，向 熔化后的Mg-Zn-Y合金熔液中加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)4. 0%鎂-鈦中間合金，該鎂-鈦 中間合金的成分質(zhì)量比為Mg : Ti = 3 : l，待所加入坩堝中的鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原 料完全熔化為Mg-Zn-Y-Ti合金熔液后攪拌2分鐘，并在79(TC保溫15分鐘，待用；
第二步，控制凝固速率制備鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金 將第一步得到的Mg-Zn-Y-Ti合金熔液的溫度調(diào)至770°C ，除去該合金熔液表面浮 渣，將該合金熔液澆注到可控冷卻速率的鑄型中，控制冷卻速率，即控制凝固速率在68. 4K/ s范圍內(nèi)，制得化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt^計(jì))為Mg 60. 5%，Zn 36%，Y2. 5%，Ti 1%的 Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn)晶中間合金，其鑄態(tài)組織特征是由球形準(zhǔn)晶、a-Mg 和Mg-Zn相組成，在鑄態(tài)組織中，球形準(zhǔn)晶的直徑是6 9 ii m，平均直徑是8 y m，球形準(zhǔn)晶 的體積占該合金總體積的30%。 圖1為本實(shí)施例制得的Mg-Zn-Y-Ti準(zhǔn)晶合金的掃描電子顯微鏡照片。圖中黑色 區(qū)域?yàn)閍 -Mg，灰色區(qū)域?yàn)镸g-Zn相，圓球形區(qū)域?yàn)镸g-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶，其顆粒的大小為 6 8iim，占總體積的30%。 如圖2本實(shí)施例制得的Mg-Zn-Y-T i準(zhǔn)晶合金中球形準(zhǔn)晶相的能譜圖所示，對 Mg-Zn-Y-Ti球形準(zhǔn)晶進(jìn)行能譜分析(如圖2所示)，球形準(zhǔn)晶相MgxZnuYvTiw中，x+u+v+w = 100為原子比，其中x = 47. 5， u = 47. 5， v = 4， w = 1。
實(shí)施例2 第一步，熔煉鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原料熔液 將坩堝電阻爐設(shè)定加熱溫度為780°C，當(dāng)坩堝溫度升至35(TC時(shí)，向該坩堝中加入 占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)61. 0%的鎂錠和占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)30. 0%的鋅錠，并開始通 入體積比為100 : 1的CO乂SFe混合氣體作為保護(hù)氣，繼續(xù)升溫，待該坩堝中的鎂錠和鋅錠 完全熔化后，加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)4.0%的釔錠，待該釔錠完全熔化后攪拌1分鐘， 向熔化后的Mg-Zn-Y合金熔液中加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5%鎂-鈦中間合金，該鎂-鈦 中間合金的成分質(zhì)量比為Mg : Ti = 4 : l，待所加入坩堝中的鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原 料完全熔化為Mg-Zn-Y-Ti合金熔液后攪拌3分鐘，并在78(TC保溫20分鐘，待用；
第二步，控制凝固速率制備鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金 將第一步得到的Mg-Zn-Y-Ti合金熔液的溫度調(diào)至775°C ，除去該合金熔液表面浮 渣，將該合金熔液澆注到可控冷卻速率的鑄型中，控制冷卻速率，即控制凝固速率在60. 2K/ s范圍內(nèi)，制得化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt^計(jì))為Mg 65.0%， Zn 30.0%， Y 4.0%， Ti 1 %的Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn)晶中間合金，其鑄態(tài)組織特征是由球形準(zhǔn)晶、 -Mg和Mg-Zn相組成，在鑄態(tài)組織中，球形準(zhǔn)晶的直徑是7 10 y m，平均直徑是8 y m，球
第一步，熔煉鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原料熔液 將坩堝電阻爐設(shè)定加熱溫度為800°C，當(dāng)坩堝溫度升至40(TC時(shí)，向該坩堝中加入 占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)55. 0%的鎂錠和占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)33. 5%的鋅錠，并開始通
入體積比為ioo : i的coysFe混合氣體作為保護(hù)氣，繼續(xù)升溫，待該坩堝中的鎂錠和鋅
錠完全熔化后，加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5. 5%的釔錠，待該釔錠完全熔化后攪拌2分 鐘，向熔化后的Mg-Zn-Y合金熔液中加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)6. 0%鎂-鈦中間合金，該 鎂-鈦中間合金的成分質(zhì)量比為Mg : Ti = 3 : l，待所加入坩堝中的鎂基球形準(zhǔn)晶中間合 金的原料完全熔化為Mg-Zn-Y-Ti合金熔液后攪拌4分鐘，并在80(TC保溫10分鐘，待用；
第二步，控制凝固速率制備鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金 將第一步得到的Mg-Zn-Y-Ti合金熔液的溫度調(diào)至780°C ，除去該合金熔液表面浮 渣，將該合金熔液澆注到可控冷卻速率的鑄型中，控制冷卻速率，即控制凝固速率在52. 6K/ s范圍內(nèi)，制得化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt^計(jì))為Mg 59. 5%，Zn 33. 5%，Y 5. 5%，Ti 1. 5%的Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn)晶中間合金，其鑄態(tài)組織特征是由球形準(zhǔn) 晶、a -Mg和Mg-Zn相組成，在鑄態(tài)組織中，球形準(zhǔn)晶的直徑是8 10 y m，平均直徑是8 y m， 球形準(zhǔn)晶的體積占該合金總體積的32%。
實(shí)施例4 第一步，熔煉鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原料熔液 將坩堝電阻爐設(shè)定加熱溫度為790°C，當(dāng)坩堝溫度升至38(TC時(shí)，向該坩堝中加入 占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)58. 1 %的鎂錠和占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)33. 0 %的鋅錠，并開始通 入體積比為100 : 1的CO乂SFe混合氣體作為保護(hù)氣，繼續(xù)升溫，待該坩堝中的鎂錠和鋅錠 完全熔化后，加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)2.9%的釔錠，待該釔錠完全熔化后攪拌1分鐘， 向熔化后的Mg-Zn-Y合金熔液中加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)6%鎂-鈦中間合金，該鎂-鈦 中間合金的成分質(zhì)量比為Mg : Ti = 4.5 : l，待所加入坩堝中的鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的 原料完全熔化為Mg-Zn-Y-Ti合金熔液后攪拌2分鐘，并在79(TC保溫15分鐘，待用；
第二步，控制凝固速率制備鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金 將第一步得到的Mg-Zn-Y-Ti合金熔液的溫度調(diào)至770°C ，除去該合金熔液表面浮 渣，將該合金熔液澆注到可控冷卻速率的鑄型中，控制冷卻速率，即控制凝固速率在62. 4K/ s范圍內(nèi)，制得化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt^計(jì))為Mg 63%，Zn 33. 0%，Y 2. 9%，Ti 1. 1% 的Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn)晶中間合金，其鑄態(tài)組織特征是由球形準(zhǔn)晶、 a -Mg和Mg-Zn相組成，在鑄態(tài)組織中，球形準(zhǔn)晶的直徑是7 10 y m，平均直徑是8 y m，球 形準(zhǔn)晶的體積占該合金總體積的40%。 上述實(shí)施例中，所用原料鎂錠、鋅錠、釔錠和鎂_鈦中間合金的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)純度均 為> 99. 99%，所用原料都是公知的，可以通過商購或其他普通途徑獲得；所用到的設(shè)備均 為普通冶金化工設(shè)備。
權(quán)利要求
鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金，其特征在于是Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn)晶中間合金，其化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt％計(jì))為Mg 55.0～65.0％，Zn 30.0～40.0％，Y2.5～5.5％，Ti 1.0～1.5％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金，其特征在于其鑄態(tài)組織特征是由球 形準(zhǔn)晶、a-Mg和Mg-Zn相組成，在鑄態(tài)組織中，球形準(zhǔn)晶的直徑是6 lOym，平均直徑是 8 ii m，球形準(zhǔn)晶的體積占該合金總體積的30 40% 。
3. 鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的制法，其特征在于其具體工藝步驟為 第一步，熔煉鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原料熔液將坩堝電阻爐設(shè)定加熱溫度為770 780°C，當(dāng)坩堝溫度升至350 40(TC時(shí)，向該坩 堝中加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)55. 0 65. 0%的鎂錠和占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)30. 0 40.0%的鋅錠，并開始通入體積比為100 : i的coysFe混合氣體作為保護(hù)氣，繼續(xù)升溫，待該坩堝中的鎂錠和鋅錠完全熔化后，加入占原料總量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)2. 5 5. 5%的釔錠，待該 釔錠完全熔化后攪拌1 2分鐘，向熔化后的Mg-Zn-Y合金熔液中加入占原料總量質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)4.0 6.0X的鎂-鈦中間合金，該鎂-鈦中間合金的成分質(zhì)量比為Mg : Ti = 3 4.5 : l，待所加入坩堝中的鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金的原料完全熔化為Mg-Zn-Y-Ti合金熔 液后攪拌2 4分鐘，并在770 78(TC保溫10 15分鐘，待用； 第二步，控制凝固速率制備鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金。將第一步得到的Mg-Zn-Y-Ti合金熔液的溫度調(diào)至780 790°C，除去該合金熔液 表面浮渣，將該合金熔液澆注到可控冷卻速率的鑄型中，控制冷卻速率，即控制凝固速率 在52. 6 68. 4K/s范圍內(nèi)，制得化學(xué)成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt^計(jì))為Mg 55. 0 65. 0%， Zn30. 0 40. 0%， Y 2. 5 5. 5%， Ti 1. 0 1. 5%的Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形 準(zhǔn)晶中間合金，其鑄態(tài)組織特征是由球形準(zhǔn)晶、a -Mg和Mg-Zn相組成，在鑄態(tài)組織中，球形 準(zhǔn)晶的直徑是6 10 i！ m，平均直徑是8 ii m，球形準(zhǔn)晶的體積占該合金總體積的30 40% 。
全文摘要
本發(fā)明鎂基球形準(zhǔn)晶中間合金及其制法，涉及以鋅作次主要成分的鎂基合金。該合金是Mg-Zn-Y-Ti四元鎂基二十面體球形準(zhǔn)晶中間合金，其化學(xué)成分為Mg 55.0～65.0％，Zn 30.0～40.0％，Y 2.5～5.5％，Ti 0.1～0.5％，其中球形準(zhǔn)晶的直徑是6～10μm，平均直徑是8μm，球形準(zhǔn)晶的體積占該合金總體積的30～40％；其制法的特征是采用控制凝固速率，即將該合金熔液澆注到可控冷卻速率的鑄型中，控制凝固速率在52.6～68.4K/s范圍內(nèi)。本發(fā)明的產(chǎn)品在增強(qiáng)鎂合金基體時(shí)可更好的提高合金材料的力學(xué)性能，工藝簡單，對設(shè)備的要求不高，原材料來源廣泛，便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，節(jié)約了資源。
文檔編號(hào)C22C23/04GK101705407SQ20091022918
公開日2010年5月12日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者丁儉, 史中方, 李永艷, 李海鵬, 王志峰, 蔚成全, 趙維民, 黃春瑛 申請人:河北工業(yè)大學(xué)