《高强镁合金材料及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高强镁合金材料及其制备方法.pdf（10页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104109790A43申请公布日20141022CN104109790A21申请号201410389805X22申请日20140808C22C23/02200601C22C1/02200601C22F1/0620060171申请人苏州金仓合金新材料有限公司地址215412江苏省苏州市太仓市陆渡镇郑和中路88号72发明人王青陆海荣戴挺赵勇孙飞74专利代理机构北京连和连知识产权代理有限公司11278代理人王淑丽54发明名称高强镁合金材料及其制备方法57摘要本发明提供了一种高强镁合金材料及其制备方法，该镁合金材料组分中包含铝AL，锌ZN，氯化锰MNCL2，碳化硅SIC晶粒，铍BE。
2、，镁MG，其中，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为铝AL10512，锌ZN67，氯化锰MNCL20615，碳化硅SIC晶粒235，铍BE001003，余量为镁MG。本发明所提供的高强镁合金材料及其制备方法，通过连续铸造的方式取代传统的挤压工艺，以短流程的方式完成镁合金的生产，缩短了生产流程，节约了成本，所制备的镁合金材料相比于传统的镁合金材料，在抗拉强度、屈服强度、延伸率、弹性模量、硬度等方面均得到明显改善。51INTCL权利要求书2页说明书7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页10申请公布号CN104109790ACN104109790A1/2页21。
3、一种高强镁合金材料，其特征在于，该镁合金材料组分中包含铝AL，锌ZN，氯化锰MNCL2，碳化硅SIC晶粒，铍BE，镁MG，其中，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为铝AL10512，锌ZN67，氯化锰MNCL20615，碳化硅SIC晶粒235，铍BE001003，余量为镁MG。2根据权利要求1所述的高强镁合金材料，其特征在于，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为铝AL1075115，锌ZN625675，氯化锰MNCL20812，碳化硅SIC晶粒2332，铍BE00150025，余量为镁MG。3根据权利要求1所述的高强镁合金材料，其特征在于，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为铝AL11，。
4、锌ZN65，氯化锰MNCL210，碳化硅SIC晶粒28，铍BE002，余量为镁MG。4根据权利要求13中任一项权利要求所述的高强镁合金材料，其特征在于，其中所述碳化硅SIC晶粒的粒径在10M100M范围内。5一种上述权利要求所述的高强镁合金材料的制备方法，其特征在于，具有以下步骤1根据测算结果准备材料，将设定好的元素成分按照比例称重并在170预加热准备的材料中的金属块；2预加热坩埚电炉并加入1525公斤的金属卤化物溶剂A；待温度达到300且坩埚变红时，将坩埚内清理干净，以确保无任何其他杂物；3将预加热备用的镁锭加入熔化炉中熔化，时间为225小时；镁锭熔化后，立即升温坩埚电炉至700，并加入定量。
5、的锌锭和锰，然后升高坩埚电炉温度到730750，熔炼1015分钟后开启机械搅拌装置进行搅拌，搅拌速度为30R/分搅拌15分钟，然后调整搅拌速度为45R/分搅拌5分钟；4往坩埚电炉中添加23公斤金属卤化物熔剂A，然后按照速度40R/分搅拌，并进行精炼810分钟，关闭搅拌装置；5将搅拌完成的合金液保温至720，静置沉淀20分钟后，取样用直读光谱仪检测其化学成份，确定在设定范围之内；6将坩埚熔炼电炉进行密封，按照低压转注方式用移液管把坩埚熔炼炉内的合金液体移入工频保温铸造炉内，并添加预加热温度为170的碳化硅细微颗粒，人工搅拌1015分钟后冲入保护性气体B静置3分钟；7将静置后的液体用连续铸造法生产。
6、合金坯锭，毛坯锭材按照预期所需尺寸设定为圆棒直径10MM600MM，方棒15500MM；8对铸造完成的合金锭进行热处理，在200250的温度下淬火152小时，进一步提升材料的强度；9按照航空航天结构件的尺寸进行适当的机械加工成型。6根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的金属卤化物溶剂A中各组分及他们的重量百分比含量分别为MGCL24045，KCL3035，BACL21015，CAF246，NACL47。7根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的金属卤化物溶剂A中各组分及他们的重量百分比含量分别为MGCL243，KCL33，BACL214，CAF24，权利要求书CN10。
7、4109790A2/2页3NACL6。8根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的保护性气体B为40的CO2和60的SF6的混合体。9一种权利要求14所述的高强镁合金材料在制备航空航天用结构件中的用途。权利要求书CN104109790A1/7页4高强镁合金材料及其制备方法技术领域0001本发明涉及镁合金材料领域，尤其涉及高强镁合金材料及其制备方法。背景技术0002镁合金是最轻的工程金属材料之一，是以镁为基础加入其它元素组成的合金。其特点是密度小18G/CM3镁合金左右，比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，特别适合制造有重量轻。
8、、强度高、减震降噪要求的工程结构部件和有一定强度要求的壳体类零件。因此，镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中大量使用的最轻金属结构材料。但是，随着我国航空航天业的续迅速发展，对轻质、高强的合金材料的要求不断提高，而现有的镁合金材料为典型密排六方结构，室温变形时只有单一的基面滑移系，变形能力较差，强度只有200MPA左右，限制了其应用，只适用于制造低承力的结构零件；无法满足高强度承载力结构件的要求。因此，高性能的航空航天结构件用镁合金材料将有广阔的发展前景。发明内容0003本发明的目的是提供一种高强镁合金材料及其制备方法，利用本发明在保证相应性能的同时，进一步改善镁合金的强度和塑性，从而得。
9、到一种高强镁合金材料。0004为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案0005一种高强镁合金材料，该镁合金材料组分中包含铝AL，锌ZN，氯化锰MNCL2，碳化硅SIC晶粒，铍BE，镁MG，其中，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为铝AL10512，锌ZN67，氯化锰MNCL20615，碳化硅SIC晶粒235，铍BE001003，余量为镁MG。其中氯化锰含量为所加原料的0615，即起到了除铁的作用，同时又能增加合金的力学性能；0006进一步地，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为铝AL1075115，锌ZN625675，氯化锰MNCL20812，碳化硅SIC晶粒2332，铍BE0015002。
10、5，余量为镁MG。0007进一步地，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为铝AL11，锌ZN65，氯化锰MNCL210，碳化硅SIC晶粒28，铍BE002，余量为镁MG。0008进一步地，其中所述碳化硅SIC晶粒的粒径在10M100M范围内。0009一种上述高强镁合金材料的制备方法，具有以下步骤00101根据测算结果准备材料，将设定好的元素成分按照比例称重并在170预加热准备的材料中的金属块；00112预加热坩埚电炉并加入1525公斤的金属卤化物溶剂A；待温度达到300且坩埚变红时，将坩埚内清理干净，以确保无任何其他杂物；00123将预加热备用的镁锭加入熔化炉中熔化，时间为225小时；镁锭熔化。
11、后，立即升温坩埚电炉至700，并加入定量的锌锭和锰，然后升高坩埚电炉温度到730750，熔说明书CN104109790A2/7页5炼1015分钟后开启机械搅拌装置进行搅拌，搅拌速度为30R/分搅拌15分钟，然后调整搅拌速度为45R/分搅拌5分钟；00134往坩埚电炉中添加23公斤熔剂A，然后按照速度40R/分搅拌，并进行精炼810分钟，关闭搅拌装置；00145将搅拌完成的合金液保温至720，静置沉淀20分钟后，取样用直读光谱仪检测其化学成份，确定在设定范围之内；00156将坩埚熔炼电炉进行密封，按照低压转注方式用移液管把坩埚熔炼炉内的合金液体移入工频保温铸造炉内，并添加预加热温度为170的碳化。
12、硅细微颗粒，人工搅拌1015分钟后冲入保护性气体B静置3分钟；00167将静置后的液体用连续铸造法生产合金坯锭，毛坯锭材按照预期所需尺寸设定为圆棒直径10MM600MM，方棒15500MM；00178对铸造完成的合金锭进行热处理，在200250的温度下淬火152小时，进一步提升材料的强度；00189按照航空航天结构件的尺寸进行适当的机械加工成型。0019进一步地，所述步骤2中的金属卤化物溶剂A中各组分及他们的重量百分比含量分别为MGCL24045，KCL3035，BACL21015，CAF246，NACL47。此溶剂可以很好的去除杂质。0020进一步地，所述步骤2中的金属卤化物溶剂A中各组分及。
13、他们的重量百分比含量分别为MGCL243，KCL33，BACL214，CAF24，NACL6。0021进一步地，所述步骤2中的保护性气体B为40的CO2和60的SF6的混合体。此气体可以很好的保护合金液不被氧化。0022本发明还提供了一种高强镁合金材料在制备航空航天用结构件中的用途。0023本发明所提供的高强镁合金材料及其制备方法，首先，通过相图计算技术CALPHAD寻找合金材料各元素的最佳组合，以确定合金的元素组成成分的最佳范围，通过碳化硅颗粒在合金凝固过程中细化了合金的晶粒度，并析出了非常稳定的弥散相，有助于提高组织的硬度；其次，采用300公斤坩埚电炉进行溶剂保护下熔炼，熔炼完成后合金液转。
14、入500公斤工频保温电炉中，结合保护气体进行连续铸造，以铸造成长型的圆棒、六角棒或方锭；再次，通过反复热处理的方式对合金锭进行结晶细化；最后通过机械加工的方式完成不同形状的结构件。0024本发明通过连续铸造的方式取代传统的挤压工艺，以短流程的方式完成镁合金的生产，缩短了生产流程，节约了成本。具体实施方式0025为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。0026实施例1本发明的高强镁合金材料的制备0027按照重量比为铝AL105，锌ZN6，氯化锰MNCL206，碳化硅SIC晶粒。
15、2，铍BE001，余量为镁MG准备合金原料，其中所述碳化硅SIC晶粒的粒说明书CN104109790A3/7页6径为50M，不可避免的杂质总和小于01，氯化锰MNCL2的加入起到了除铁的作用，同时又增加了合金的力学性能。0028根据测算结果准备材料，将设定好的元素成分按照比例称重并在170预加热镁锭、铝锭、锰等金属块；0029预加热坩埚电炉并加入15公斤的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为MGCL240，KCL35，BACL215，CAF26，NACL4；待温度达到300且坩埚变红时，将坩埚内清理干净，以确保无任何其他杂物；0030将预加热备用的300KG的镁锭加入熔化炉中熔化，时间为2。
16、5小时；镁锭熔化后，立即升温坩埚电炉至700，并加入定量的锌锭和锰，然后升高坩埚电炉温度到730，熔炼11分钟后开启机械搅拌装置进行搅拌，搅拌速度为30R/分搅拌15分钟，然后调整搅拌速度为45R/分搅拌5分钟；0031往坩埚电炉中添加23公斤熔剂A，然后按照速度40R/分搅拌，并进行精炼9分钟，关闭搅拌装置；0032将搅拌完成的合金液保温至720，静置沉淀20分钟后，取样用直读光谱仪检测其化学成份，确定在设定范围之内；0033将坩埚熔炼电炉进行密封，按照低压转注方式用移液管把坩埚熔炼炉内的合金液体移入工频保温铸造炉内，并添加预加热温度为170的碳化硅细微颗粒，人工搅拌15分钟后冲入保护性气体。
17、B静置3分钟，保护性气体B为40的CO2和60的SF6的混合体；0034将静置后的液体用连续铸造法生产合金坯锭，毛坯锭材按照预期所需尺寸设定为圆棒直径100MM；0035对铸造完成的合金锭进行热处理，在220的温度下淬火15小时，进一步提升材料的强度；0036按照航空航天结构件的尺寸进行适当的机械加工成型。0037实施例2本发明的高强镁合金材料的制备0038按照重量比为铝AL12，锌ZN7，氯化锰MNCL215，碳化硅SIC晶粒35，铍BE003，余量为镁MG准备合金原料，其中所述碳化硅SIC晶粒的粒径为70M，不可避免的杂质总和小于01，氯化锰MNCL2的加入起到了除铁的作用，同时又增加了合。
18、金的力学性能。0039根据测算结果准备材料，将设定好的元素成分按照比例称重并在170预加热镁锭、铝锭、锰等金属块；0040预加热坩埚电炉并加入25公斤的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为MGCL243，KCL33，BACL214，CAF26，NACL4；待温度达到300且坩埚变红时，将坩埚内清理干净，以确保无任何其他杂物；0041将预加热备用的300KG的镁锭加入熔化炉中熔化，时间为25小时；镁锭熔化后，立即升温坩埚电炉至700，并加入定量的锌锭和锰，然后升高坩埚电炉温度到730，熔炼15分钟后开启机械搅拌装置进行搅拌，搅拌速度为30R/分搅拌15分钟，然后调整搅拌速度为45R/分搅拌5。
19、分钟；0042往坩埚电炉中添加23公斤熔剂A，然后按照速度40R/分搅拌，并进行精炼10分钟，关闭搅拌装置；说明书CN104109790A4/7页70043将搅拌完成的合金液保温至720，静置沉淀20分钟后，取样用直读光谱仪检测其化学成份，确定在设定范围之内；0044将坩埚熔炼电炉进行密封，按照低压转注方式用移液管把坩埚熔炼炉内的合金液体移入工频保温铸造炉内，并添加预加热温度为170的碳化硅细微颗粒，人工搅拌15分钟后冲入保护性气体B静置3分钟，保护性气体B为40的CO2和60的SF6的混合体；0045将静置后的液体用连续铸造法生产合金坯锭，毛坯锭材按照预期所需尺寸设定为圆棒直径400MM；0。
20、046对铸造完成的合金锭进行热处理，在220的温度下淬火15小时，进一步提升材料的强度；0047按照航空航天结构件的尺寸进行适当的机械加工成型。0048实施例3本发明的高强镁合金材料的制备0049按照重量比为铝AL1075，锌ZN625，氯化锰MNCL208，碳化硅SIC晶粒23，铍BE0015，余量为镁MG准备合金原料，其中所述碳化硅SIC晶粒的粒径为70M，不可避免的杂质总和小于01，氯化锰MNCL2的加入起到了除铁的作用，同时又增加了合金的力学性能。0050根据测算结果准备材料，将设定好的元素成分按照比例称重并在170预加热镁锭、铝锭、锰等金属块；0051预加热坩埚电炉并加入2公斤的溶剂。
21、A，其组成成分的重量百分比含量分别为MGCL242，KCL34，BACL214，CAF25，NACL5；待温度达到300且坩埚变红时，将坩埚内清理干净，以确保无任何其他杂物；0052将预加热备用的300KG的镁锭加入熔化炉中熔化，时间为25小时；镁锭熔化后，立即升温坩埚电炉至700，并加入定量的锌锭和锰，然后升高坩埚电炉温度到730，熔炼15分钟后开启机械搅拌装置进行搅拌，搅拌速度为30R/分搅拌15分钟，然后调整搅拌速度为45R/分搅拌5分钟；0053往坩埚电炉中添加23公斤熔剂A，然后按照速度40R/分搅拌，并进行精炼10分钟，关闭搅拌装置；0054将搅拌完成的合金液保温至720，静置沉淀。
22、20分钟后，取样用直读光谱仪检测其化学成份，确定在设定范围之内；0055将坩埚熔炼电炉进行密封，按照低压转注方式用移液管把坩埚熔炼炉内的合金液体移入工频保温铸造炉内，并添加预加热温度为170的碳化硅细微颗粒，人工搅拌15分钟后冲入保护性气体B静置3分钟，保护性气体B为40的CO2和60的SF6的混合体；0056将静置后的液体用连续铸造法生产合金坯锭，毛坯锭材按照预期所需尺寸设定为方棒直径400MM；0057对铸造完成的合金锭进行热处理，在220的温度下淬火15小时，进一步提升材料的强度；0058按照航空航天结构件的尺寸进行适当的机械加工成型。0059实施例4本发明的高强镁合金材料的制备0060。
23、按照重量比为铝AL115，锌ZN675，氯化锰MNCL212，碳化硅SIC晶粒32，铍BE0025，余量为镁MG准备合金原料，其中所述碳化硅SIC说明书CN104109790A5/7页8晶粒的粒径为70M，不可避免的杂质总和小于01，氯化锰MNCL2的加入起到了除铁的作用，同时又增加了合金的力学性能。0061根据测算结果准备材料，将设定好的元素成分按照比例称重并在170预加热镁锭、铝锭、锰等金属块；0062预加热坩埚电炉并加入2公斤的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为MGCL243，KCL33，BACL214，CAF24，NACL6；待温度达到300且坩埚变红时，将坩埚内清理干净，以确保。
24、无任何其他杂物；0063将预加热备用的300KG的镁锭加入熔化炉中熔化，时间为25小时；镁锭熔化后，立即升温坩埚电炉至700，并加入定量的锌锭和锰，然后升高坩埚电炉温度到730，熔炼15分钟后开启机械搅拌装置进行搅拌，搅拌速度为30R/分搅拌15分钟，然后调整搅拌速度为45R/分搅拌5分钟；0064往坩埚电炉中添加23公斤熔剂A，然后按照速度40R/分搅拌，并进行精炼10分钟，关闭搅拌装置；0065将搅拌完成的合金液保温至720，静置沉淀20分钟后，取样用直读光谱仪检测其化学成份，确定在设定范围之内；0066将坩埚熔炼电炉进行密封，按照低压转注方式用移液管把坩埚熔炼炉内的合金液体移入工频保温铸。
25、造炉内，并添加预加热温度为170的碳化硅细微颗粒，人工搅拌15分钟后冲入保护性气体B静置3分钟，保护性气体B为40的CO2和60的SF6的混合体；0067将静置后的液体用连续铸造法生产合金坯锭，毛坯锭材按照预期所需尺寸设定为方棒直径400MM；0068对铸造完成的合金锭进行热处理，在220的温度下淬火15小时，进一步提升材料的强度；0069按照航空航天结构件的尺寸进行适当的机械加工成型。0070实施例5本发明的高强镁合金材料的制备0071按照重量比为铝AL11，锌ZN65，氯化锰MNCL210，碳化硅SIC晶粒28，铍BE002，余量为镁MG准备合金原料，其中所述碳化硅SIC晶粒的粒径为100。
26、M，不可避免的杂质总和小于01，氯化锰MNCL2的加入起到了除铁的作用，同时又增加了合金的力学性能。0072根据测算结果准备材料，将设定好的元素成分按照比例称重并在170预加热镁锭、铝锭、锰等金属块；0073预加热坩埚电炉并加入2公斤的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为MGCL243，KCL33，BACL214，CAF24，NACL6；待温度达到300且坩埚变红时，将坩埚内清理干净，以确保无任何其他杂物；0074将预加热备用的300KG的镁锭加入熔化炉中熔化，时间为25小时；镁锭熔化后，立即升温坩埚电炉至700，并加入定量的锌锭和锰，然后升高坩埚电炉温度到730，熔炼15分钟后开启机械搅。
27、拌装置进行搅拌，搅拌速度为30R/分搅拌15分钟，然后调整搅拌速度为45R/分搅拌5分钟；0075往坩埚电炉中添加23公斤熔剂A，然后按照速度40R/分搅拌，并进行精炼10分钟，关闭搅拌装置；说明书CN104109790A6/7页90076将搅拌完成的合金液保温至720，静置沉淀20分钟后，取样用直读光谱仪检测其化学成份，确定在设定范围之内；0077将坩埚熔炼电炉进行密封，按照低压转注方式用移液管把坩埚熔炼炉内的合金液体移入工频保温铸造炉内，并添加预加热温度为170的碳化硅细微颗粒，人工搅拌15分钟后冲入保护性气体B静置3分钟，保护性气体B为40的CO2和60的SF6的混合体；0078将静置后。
28、的液体用连续铸造法生产合金坯锭，毛坯锭材按照预期所需尺寸设定为方棒直径300MM；0079对铸造完成的合金锭进行热处理，在220的温度下淬火15小时，进一步提升材料的强度；0080按照航空航天结构件的尺寸进行适当的机械加工成型。0081本发明提供的高强镁合金材料在常温下与传统的镁合金材料的性能对比如表1所示0082表100830084本发明提供的高强镁合金材料经过加热至200之后与传统的镁合金材料的性能对比如表2所示0085表20086说明书CN104109790A7/7页100087以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。说明书CN104109790A10。