專(zhuān)利名稱(chēng)：細(xì)化la141鎂鋰合金晶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種細(xì)化晶粒的方法，特別涉及一種添加Al-5Ti-lB中間合金細(xì) 化鎂鋰合金晶粒的方法。
背景技術(shù)：
隨著交通運(yùn)輸工具降低能耗和環(huán)境保護(hù)要求的增強(qiáng)，以及電子工業(yè)和宇航技術(shù)的 發(fā)展，開(kāi)發(fā)低密度、高強(qiáng)度的金屬結(jié)構(gòu)材料十分迫切。Mg-Li合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材 料，是發(fā)展超輕高強(qiáng)度合金最具潛力的合金系之一，近年來(lái)成為國(guó)內(nèi)外研究的焦點(diǎn)。Mg-Li 合金不僅具有高比強(qiáng)度、高沖擊韌性、良好切削加工性，還具有良好的磁屏蔽、減震性能及 抗高能粒子穿透能力，因此受到了宇航、兵器、電子等領(lǐng)域廣泛重視。 LA141是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的Mg-Li-Al系合金牌號(hào)之一。Al是Mg-Li合 金中最常見(jiàn)的合金化元素，可以使基體合金產(chǎn)生固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化，Mg-Li合金力學(xué)性能 的穩(wěn)定性得到了改善。Mg-Li-Al系合金組織中存在高度發(fā)達(dá)的孿晶和棱面滑移，所以合金 的塑性非常高。隨著Al含量的提高，合金的強(qiáng)度和硬度都相應(yīng)的增高，但是Al和Li的含 量都不能過(guò)大，當(dāng)其含量超過(guò)一定值的時(shí)候，由于大量粗大的LiAl相沿晶界析出而引起晶 間脆性，強(qiáng)度下降。 但是由于Mg-Li合金的強(qiáng)度較低，鑄態(tài)組織粗大，制約了 Mg-Li合金的發(fā)展。為了 提高M(jìn)g-Li合金的強(qiáng)度，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，采用的方法 主要有多元合金化、復(fù)合材料強(qiáng)化和塑性加工等。通過(guò)這些手段，可以使鎂鋰合金的強(qiáng)度超 過(guò)250Mpa，但導(dǎo)致合金的延伸率大幅度降低，使合金的后續(xù)加工性能惡化。因此，多元合金 化以及復(fù)合材料強(qiáng)化在很大程度上是以大幅度犧牲塑性為代價(jià)來(lái)提高鎂鋰合金的強(qiáng)度，而 優(yōu)異的塑性正是鎂鋰合金的顯著特點(diǎn)。快速凝固-粉末冶金可顯著細(xì)化晶粒，提高塑性和 強(qiáng)度，但成本太高，工業(yè)化推廣價(jià)值不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)化LA141鎂鋰合金晶粒的方法。所述方法在冶煉過(guò)
程中采用添加Al-5Ti-lB中間合金細(xì)化LA141鎂鋰合金的晶粒，所得的LA141鎂鋰合金鑄
態(tài)組織比較細(xì)小，同時(shí)具有良好的強(qiáng)度和塑性，后續(xù)加工性能良好的性能。 本發(fā)明的技術(shù)方案是細(xì)化LA141鎂鋰合金晶粒的方法，有以下步驟 1)LA141鎂鋰合金的質(zhì)量百分含量為L(zhǎng)i :11-15% ;A1 :1. 0-3. 0% ;Al-5Ti-lB :
0. 5-2. 0% ;剩余部分為鎂，按照所述配比取原料； 2)將上述配比的原料放入坩堝爐中 3)將坩堝爐內(nèi)抽至真空狀態(tài)，再通入氬氣，使坩堝爐內(nèi)氣壓超過(guò)大氣壓90 110Pa ; 4)開(kāi)始熔煉，待合金完全熔化后，在70(TC保溫靜置15分鐘；
5)坩堝取出，即得到細(xì)化的鑄態(tài)LA141鎂鋰合金合金。為L(zhǎng)i :14.0% ;A1 :1.0% ;
Al-5Ti-lB :1. 25% ;剩余部分為Mg。 步驟1)所述鎂、鋰、鋁、Al-5Ti-lB的質(zhì)量百分含量均^ 99. 95%。
所述Al-5Ti-lB合金中各組分的質(zhì)量百分含量為T(mén)i :5%;B :1X;其余部分為A1。 步驟2)所述坩堝為不銹鋼坩堝或剛玉坩堝。 在LA141鎂鋰合金是|3 (Li)單相合金，本發(fā)明中，Al-5Ti-lB中間合金中含有 AlJi和TiB2等金屬間化合物，這些金屬間化合物與13 (Li)的密排原子面間距錯(cuò)配度很小， 具有很好的晶體學(xué)匹配關(guān)系，可以在LA141合金凝固過(guò)程中起到異質(zhì)形核的作用，從而具 有顯著細(xì)化鎂鋰合金組織的作用，制備得到的鑄錠顯微組織比較細(xì)小均勻，后續(xù)加工性能 良好。 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)為L(zhǎng)A141是指含鋰量為13.0_15.0%、含鋁量為1.0_1.5%的
鎂鋰合金，這類(lèi)材料塑性較好，強(qiáng)度較低，鑄態(tài)組織粗大。 經(jīng)晶像組織分析，采用本方法制備的LA141鎂鋰合金，其鑄態(tài)下晶粒尺寸為 550 ii m，而普通LA141合金鑄狀態(tài)下的尺寸為1700 y m，本發(fā)明LA141鎂鋰合金的晶粒明顯 小于普通LA141合金的晶粒。


圖1LA141合金的鑄態(tài)組織； 圖2LA141+1. 25% Al-5Ti-lB合金的鑄態(tài)組織。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，應(yīng)理解的是，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明 本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的構(gòu)思前提下對(duì)本發(fā)明制備方法的簡(jiǎn)單改進(jìn)，都 屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。 本發(fā)明將Al-5Ti-lB中間合金加入到鎂鋰合金中，所述鎂鋰合金由純鎂、純鋰、純 鋁、Al-5Ti-lB熔煉而成，其純度均在99. 95%以上。熔煉在真空氬氣感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行，將
上述各種組分按照Li :14. 0% ;A1 :1. 0% ;A1-5THB :1. 25% ;剩余部分為Mg的配比放入
坩堝中，坩堝采用不銹鋼坩堝或剛玉坩堝。熔煉前將爐內(nèi)抽至真空狀態(tài)，再通入氬氣，使?fàn)t
內(nèi)氣壓超過(guò)大氣壓90 110Pa，防止空氣倒流。在真空及充氬氣條件下熔煉是為了防止熔
體氧化燃燒，并提高熔體質(zhì)量。熔煉，待合金完全熔化后，70(TC保溫靜置15分鐘，將坩堝取
出，得到鑄態(tài)合金。整過(guò)熔煉過(guò)程在氬氣的保護(hù)下，直到合金完全凝固。 用上述配方及熔煉方法，即可得到本發(fā)明所述的添加Al-5Ti-lB的鎂鋰合金材
料，其中Al-5Ti-lB中間合金為普通商用中間合金。 實(shí)施例1 : 采用下述配方(質(zhì)量百分比)Mg:83. 95% ;Li :14.0% ;A1 :1.25% ;Al-5Ti-lB : 0. 50%;其中Mn、Fe、Si、Ni、Cu、Na小于0. 30% ，熔煉在真空感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行，將上述各種 組分放入不銹鋼坩堝中。熔煉之前先將爐內(nèi)抽至真空狀態(tài)，再通入氬氣，然后開(kāi)始熔煉，待 合金完全熔化后，70(TC保溫靜置15分鐘，待合金完全凝固后，將坩堝取出，得到鑄態(tài)合金。 整個(gè)熔煉過(guò)程均處于氬氣保護(hù)狀態(tài)下。
利用截線(xiàn)法對(duì)所得鎂鋰合金的晶粒尺寸進(jìn)行測(cè)量，得到其平均晶粒尺寸為 800iim。 實(shí)施例2 : 采用下述配方(質(zhì)量百分比)Mg:83. 45% ;Li :14.0% ;A1 :1.25% ;Al-5Ti-lB : 1. 0 % ;Mn、 Fe、 Si 、 Ni 、 Cu、 Na小于0. 30 % ，熔煉在真空感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行，將各種組分放入 不銹鋼坩堝中。熔煉之前先將爐內(nèi)抽至真空狀態(tài)，再通入氬氣，然后開(kāi)始熔煉，待合金完全 熔化后，70(TC保溫靜置15分鐘，待合金完全凝固后，將坩堝取出，得到鑄態(tài)合金。整個(gè)熔煉 過(guò)程均處于氬氣保護(hù)狀態(tài)下。 利用截線(xiàn)法對(duì)所得鎂鋰合金的晶粒尺寸進(jìn)行測(cè)量，得到其平均晶粒尺寸為 750 um。 實(shí)施例3 : 采用下述配方(質(zhì)量百分比)Mg :83. 20% ;Li :14.0% ;A1 :1.25% ;Al-5Ti-lB : 1. 25% ;Mn、Fe、Si、Ni、Cu、Na小于0. 30%，熔煉在真空感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行，將上述各種組分 放入不銹鋼坩堝中。熔煉之前先將爐內(nèi)抽至真空狀態(tài)，再通入氬氣，然后開(kāi)始熔煉，待合金 完全熔化后，70(TC保溫靜置15分鐘，待合金完全凝固后，將坩堝取出，得到鑄態(tài)合金。整個(gè) 熔煉過(guò)程均處于氬氣保護(hù)狀態(tài)下。 利用截線(xiàn)法對(duì)所得鎂鋰合金的晶粒尺寸進(jìn)行測(cè)量，得到其平均晶粒尺寸為 550 ii m。 實(shí)施例4 : 采用下述配方(質(zhì)量百分比)Mg:82. 95% ;Li :14.0% ;A1 :1.25% ;Al-5Ti-lB : 1. 5 % ;Mn、 Fe、 Si 、 Ni 、 Cu、 Na小于0. 30 % ，熔煉在真空感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行，將上述各種組分 放入不銹鋼坩堝中。熔煉之前先將爐內(nèi)抽至真空狀態(tài)，再通入氬氣，然后開(kāi)始熔煉，待合金 完全熔化后，70(TC保溫靜置15分鐘，待合金完全凝固后，將坩堝取出，得到鑄態(tài)合金。整個(gè) 熔煉過(guò)程均處于氬氣保護(hù)狀態(tài)下。 利用截線(xiàn)法對(duì)所得鎂鋰合金的晶粒尺寸進(jìn)行測(cè)量，得到其平均晶粒尺寸為 600iim。 采用本方法制備的LA141鎂鋰合金，其鑄態(tài)下晶粒尺寸為550 ii m(如圖2)，顯著低 于同為鑄狀態(tài)下的普通LA141合金(1700iim)，如圖1所示。 普通LA141合金的抗拉強(qiáng)度為lOOMPa，本方法制備的LA141鎂鋰合金抗拉強(qiáng)度為 150MPa，提高了 50MPa。
權(quán)利要求
一種細(xì)化LA141鎂鋰合金晶粒的方法，其特征在于有以下步驟1)LA141鎂鋰合金的質(zhì)量百分含量為L(zhǎng)i11-15％；Al1.0-3.0％；Al-5Ti-1B0.5-2.0％；剩余部分為鎂，按照所述配比取原料；2)將上述配比的原料放入坩堝爐中；3)將坩堝爐內(nèi)抽至真空狀態(tài)，再通入氬氣，使坩堝爐內(nèi)氣壓超過(guò)大氣壓為90～110Pa；4)開(kāi)始熔煉，待合金完全熔化后，在700℃保溫靜置15分鐘；5)坩堝取出，即得到細(xì)化的鑄態(tài)LA141鎂鋰合金合金。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)化LA141鎂鋰合金晶粒的方法，其特征在于步驟1)所述 LA141鎂鋰合金各組分的質(zhì)量百分含量為L(zhǎng)i :14. 0% ;A1 :1.0% ;Al-5Ti-lB :1. 25% ;剩 余部分為Mg。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)化LA141鎂鋰合金晶粒的方法，其特征在于步驟1)所述 鎂、鋰、鋁、Al-5Ti-lB的質(zhì)量百分含量均^ 99. 95%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的細(xì)化LA141鎂鋰合金晶粒的方法，其特征在于步驟1)所述Al-5Ti-lB合金中各組分的質(zhì)量百分含量為T(mén)i :5% ;B :1% ;其余部分為A1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)化LA141鎂鋰合金晶粒的方法，在冶煉過(guò)程中采用添加Al-5Ti-1B中間合金細(xì)化LA141鎂鋰合金的晶粒，所得的LA141鎂鋰合金鑄態(tài)組織比較細(xì)小，同時(shí)具有良好的強(qiáng)度和塑性，后續(xù)加工性能良好的性能。
文檔編號(hào)C22C1/02GK101713034SQ20091031125
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者丁培道, 殷恒梅, 潘復(fù)生, 蔣斌, 高亮 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)