稀土鎂合金的加工方法與流程
2023-10-18 00:10:44
本發明涉及一種稀土鎂合金的加工方法。
背景技術：
鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點是：密度小(1.8g/cm3鎂合金左右)，比強度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受衝擊載荷能力比鋁合金大，耐有機物和鹼的腐蝕性能好。主要用於航空、航天、運輸、化工、火箭等工業部門。普通的鎂合金高溫力學性能較差，當溫度升高時，其強度大幅度下降，在高溫下難以長時間使用。提高鎂合金的高溫力學性能是鎂合金研究的重要課題。
技術實現要素：
本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，並提供至少後面將說明的優點。
本發明還有一個目的是提供一種稀土鎂合金的加工方法。
為此，本發明提供的技術方案為：
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5～6h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-50MPa～-20MPa，處理20～30min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為550～600℃，保溫40～60min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為10～15:1，擠壓的速度為0.3～0.9mm/s；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.5～3:1:5～6:3～4:80～90。
優選的是，所述的稀土鎂合金的加工方法中，所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.8:1:5.5:3.5:85。
優選的是，所述的稀土鎂合金的加工方法中，所述步驟二中，所述真空壓力為-35MPa，處理25min。
優選的是，所述的稀土鎂合金的加工方法中，所述步驟三中，所述加熱溫度為575℃，保溫50min。
優選的是，所述的稀土鎂合金的加工方法中，所述步驟四中，所述惰性氣體為氬氣。
優選的是，所述的稀土鎂合金的加工方法中，所述步驟四中，所述擠壓的壓力為600～700T。
優選的是，所述的稀土鎂合金的加工方法中，所述步驟四中，所述擠壓比為13:1，擠壓的速度為0.6mm/s。
本發明至少包括以下有益效果：
本發明採用高能球磨過的混合粉作為原料，能夠獲得具有適度活性的複合金屬顆粒，在真空條件下進行熔煉處理，能夠使合金之間的作用更加均勻，二者聯合使用，也避免了長時間加熱所產生的衍生物等雜質。同時，在加熱後在惰性氣體保護下加入鋰納米材料，這樣一是能夠保持鋰元素的活性，與鋁進行反應，獲得產品的柔韌性更好。二是使得最終的產品微觀組織均勻細小，結構更加均衡。再有，在加熱之後再通過擠壓成型，且採用多種稀土元素加入到鎂合金的加工中，能夠使得結構更加對稱、穩定，耐高溫力學性能更好，能夠延長高溫下鎂合金材料的使用壽命。
本發明的其它優點、目標和特徵將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
應當理解，本文所使用的諸如「具有」、「包含」以及「包括」術語並不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
本發明提供一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5～6h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-50MPa～-20MPa，處理20～30min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為550～600℃，保溫40～60min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為10～15:1，擠壓的速度為0.3～0.9mm/s；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.5～3:1:5～6:3～4:80～90。
在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.8:1:5.5:3.5:85。
在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述步驟二中，所述真空壓力為-35MPa，處理25min。
在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述步驟三中，所述加熱溫度為575℃，保溫50min。
在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述步驟四中，所述惰性氣體為氬氣。
在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述步驟四中，所述擠壓的壓力為600～700T。
在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述步驟四中，所述擠壓比為13:1，擠壓的速度為0.6mm/s。
實施例1
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-50MPa，處理20min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為550℃，保溫40min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為10:1，所述擠壓的壓力為650T，擠壓的速度為0.3mm/s；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.5:1:5:3:80。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例2
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨6h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-20MPa，處理30min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為600℃，保溫60min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為15:1，，所述擠壓的壓力為700T，擠壓的速度為0.9mm/s；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為3:1:6:4:90。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例3
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5.5h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-30MPa，處理25min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為575℃，保溫50min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，所述擠壓的壓力為600T。擠壓時的擠壓比為13:1，擠壓的速度為0.6mm/s；所述惰性氣體為氬氣。
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.8:1:5.5:3.5:85。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例4
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5.1h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-48MPa，處理21min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為560℃，保溫42min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為11:1，擠壓的速度為0.4mm/s，所述擠壓的壓力為610T；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.6:1:5.1:3.1:81。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例5
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5.2h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-46MPa，處理22min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為570℃，保溫42min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為12:1，擠壓的速度為0.5mm/s，所述擠壓的壓力為620T；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.7:1:5.2:3.2:82。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例6
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5.3h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-44MPa，處理24min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為570℃，保溫48min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為13:1，擠壓的速度為0.5mm/s，所述擠壓的壓力為640T；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.7:1:5.7:3.7:88。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例7
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5.7h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-38MPa，處理26min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為578℃，保溫57min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為12:1，擠壓的速度為0.6mm/s，所述擠壓的壓力為660T；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.8:1:5.9:3.9:89。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例8
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5.9h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-33MPa，處理25min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為570℃，保溫52min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為14:1，擠壓的速度為0.8mm/s，所述擠壓的壓力為680T；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.9:1:5.9:3.9:89。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例9
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5.4h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-39MPa，處理26min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為589℃，保溫56min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為12.5:1，擠壓的速度為0.7mm/s，所述擠壓的壓力為666T；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.8:1:5.8:3.8:88。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
實施例10
一種稀土鎂合金的加工方法，包括如下步驟：
步驟一、將鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金利用高能球磨5.2h，得到混合粉末，之後將該混合粉末置於一真空感應熔煉爐的一坩堝內；
步驟二、對該真空感應熔煉爐進行抽真空處理，至真空壓力為-36MPa，處理26min；
步驟三、於真空條件下，對所述坩堝加熱，加熱溫度為587℃，保溫51min，得到合金湯；
步驟四、於惰性氣體保護下，將鋰納米粉倒入該合金湯中，並混合均勻，之後進行擠壓，待其冷卻，並以擠鍛方式成形加工，以形成鎂合金，其中，擠壓時的擠壓比為10～15:1，擠壓的速度為0.6mm/s，所述擠壓的壓力為677T；
其中，鋰元素與鋁元素進行結合反應，以於該鎂合金材料內部析出一鋁鋰相；
所述鋰納米粉、鎂釔合金、鎂釹合金、鎂鏑合金和鎂鋁合金的重量比例依次為2.7:1:5.7:3.5:85。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
對比例
採用本領域常規的技術方法製備鎂合金。
測量室溫下和150℃高溫下得到的鎂合金的強度及延伸率。
各實施例的製備得到的鎂合金的室溫強度和150℃高溫下的強度
由測試結果可知，依照本發明的方法製備得到的鎂合金具有較高的強度，在高溫下也能保持較高強度和較好韌性，可以滿足現代工業對耐熱鎂合金材料的需求
這裡說明的模塊數量和處理規模是用來簡化本發明的說明的。對本發明的稀土鎂合金的加工方法的應用、修改和變化對本領域的技術人員來說是顯而易見的。
儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的實施例。