CN102534330A - 高强度铸造镁合金及其制备方法 - Google Patents
高强度铸造镁合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102534330A CN102534330A CN2012100411921A CN201210041192A CN102534330A CN 102534330 A CN102534330 A CN 102534330A CN 2012100411921 A CN2012100411921 A CN 2012100411921A CN 201210041192 A CN201210041192 A CN 201210041192A CN 102534330 A CN102534330 A CN 102534330A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- magnesium
- temperature
- magnesium alloy
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 100
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 4
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- 238000003483 aging Methods 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高强度铸造镁合金及其制备方法，该铸造镁合金的组分及其质量百分比为：8～14wt.％Gd，1～5wt.％Y，0.6～2wt.％Al，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％，余量为Mg；所述镁合金的制备方法包括熔炼和随后的热处理两个工艺工序，其中，熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤包括：烘料、熔镁、加Gd和Y、加Al和铸造，热处理工艺工序包括固溶处理和时效处理。本发明通过加入Al与Gd、Y等稀土元素在合金中原位反应生成Al-RE金属间化合物的方法达到了细化晶粒的目的，所获得的高强度铸造镁合金的晶粒热稳定优异，细化效果的抗衰退性强，具有更高的抗拉强度和延伸率。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金及其制备方法，特别涉及一种高强度的铸造稀土镁合金及其制备方法，属于金属材料技术领域。
背景技术
作为最轻的金属结构材料，镁合金具有比强度、比刚度高的优点。近年来由于汽车和电子工业上逐步采用了镁合金构件，使镁合金的应用得到推广。然而与铝合金相比，镁合金的应用还有很大的差距，其主要原因为强度不足、耐热性差和抗腐蚀性不佳。添加稀土元素是提高镁合金强度、耐热性和抗腐蚀能力的有效方法，如WE54和WE43等稀土镁合金。近来的研究表明Mg-Gd-Y系镁合金可表现出很高的析出强化效果，相对于传统的铝合金和镁合金，包括在镁合金中具有最高高温强度的WE54在内，Mg-Gd-Y系镁合金具有更高的室温强度和高温强度。
由于镁的晶体结构类型是密排六方(HCP)结构，在室温下只有3个滑移系，因而导致镁的韧性很差。晶粒细化可以有效地提高合金的韧性、强度和铸造性能。已有研究发现对于不含Al的镁合金，锆(Zr)是优良的细化剂(对于含有Al的镁合金，Zr会与Al发生反应而失去细化效果)。目前工业上主要以Mg-Zr中间合金的方式加入Zr。
虽然Zr是镁合金的优良细化剂，但是采用加入Mg-Zr中间合金细化镁合金也存在一些缺点。首先，Mg-Zr中间合金的生产工艺复杂，能耗高，由此导致中间合金价格较贵；其次，Zr的密度(6.52g/cm3)远大于镁熔体的密度，未溶解的Zr颗粒很快就下沉到坩埚底部，同时尺寸大于5μm的Zr颗粒也不能作为异质形核核心，导致中间合金中Zr的吸收率较低，合金中实际得到的Zr量难以控制；再者，经Mg-Zr中间合金细化镁合金晶粒的热稳定性低，在高温固溶过程中容易长大。
最近的研究表明，Mg-10Y中间合金中加入1％Al后，晶粒明显细化，并且晶粒的热稳定性好，在550℃保温48小时后晶粒尺寸基本保持不变，远远高于采用Mg-Zr中间合金细化的晶粒的热稳定性。由于Al、Gd之间的二元相Al2Gd及Al、Gd、Y之间的三元相Al4GdY与Al2Y晶体结构相同，且晶格常数相近(
和aAl4GdY＝0.7884nm错误！未找到引用源。)，因此有理由相信，通过在Mg-Gd-Y合金中添加廉价的Al原位生成Al-RE金属间化合物也可以作为基体的异质形核核心，细化合金，并且细化后的晶粒有优异的热稳定性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高强度的Mg-Gd-Y-Al镁合金，其通过比采用Mg-Zr中间合金更为廉价、可靠且有效的细化方法，使细化后的晶粒具有更好的热稳定性，而且通过之后相应的热处理工艺，使得该合金拥有优良的力学性能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种高强度铸造镁合金，其特征在于：所述铸造镁合金的组分及其质量百分比为：8～14wt.％Gd，1～5wt.％Y，0.6～2wt.％Al，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％，余量为Mg。
本发明提供的另一技术方案是：
一种用于权利要求1所述高强度铸造镁合金的制备方法，其包括熔炼和随后的热处理两个工艺工序；其中，
所述的熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、纯铝、中间合金Mg-Gd和Mg-Y预热3小时以上达到180～250℃；
(2)熔镁：采用坩埚电阻炉将烘干后的纯美熔化；
(3)加Gd和Y：往720～740℃的镁液中加入中间合金Mg-Gd，加入量根据该中间合金Mg-Gd中Gd所占质量百分比确定；待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至720～740℃时加入中间合金Mg-Y，加入量根据该中间合金Mg-Y中Y所占质量百分比确定；
(4)加Al：待中间合金Mg-Y完全熔化后，熔体温度回升至720～740℃时加入0.6～2wt.％纯Al；
(5)铸造：待纯Al完全熔化后，熔体温度回升至720～740℃时搅拌2分钟，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼6～10分钟，精炼后升温至780℃静置25～40分钟，静置后待熔体降温至710～740℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至180～250℃；
所述的热处理工艺工序为：
将熔炼得到的合金锭在490～570℃温度中进行10～40小时的固溶处理，而后在200～275℃温度中进行10～60小时的时效处理。
本发明所述的制备方法中，所述中间合金Mg-Gd中Gd占25wt.％；所述中间合金Mg-Y中Y占25wt.％。
与现有技术比较，本发明具有的实质性特点和显著的进步为：
(1)本发明采用Mg-Gd和Mg-Y中间合金间接添加Gd和Y元素，能够用纯Mg锭稀释中间合金熔炼过程中带来的较多夹杂物，采用加入Al与Gd、Y原位生成细化颗粒的方法，在精炼前熔体的温度一直保持不超过740℃，减少了熔体在高温的停留时间，并在较低温度下搅拌精炼，成功实现了镁合金在较低的温度下浇注。本发明所述制备方法不仅有效降低了熔炼后合金中的夹杂物，而且也降低了熔炼时合金保护难度，同时减少了Gd和Y的烧损，提高合金的收得率，在保证合金强度的同时降低了合金的成本。
(2)本发明所述高强度铸造镁合金中的Al-RE相是在浇注后的凝固过程中长大的，浇注前合金中并无大颗粒相存在，细化效果持续时间久，抗衰退性好；在晶界处有很多Al-RE颗粒相，该相熔点高，在高温固溶过程中能够稳定存在，提高了所述高强度铸造镁合金中细小晶粒的热稳定性。
(3)本发明采用添加Al替代常用的Mg-Zr中间合金达到了细化晶粒的目的，降低了成本，缩短了熔炼过程中熔体在较高温度下的停留时间。
(4)本发明对所述镁合金在不同温度下的固溶和时效行为进行了系统研究，获得了固溶和时效处理的优化工艺参数，从而使所述镁合金在优化的热处理工艺条件下能够达到充分发挥其固溶强化和时效硬化的效果。
(5)本发明提供的含稀土高强度Mg-Gd-Y-Al合金随着Gd含量的提高，其抗拉强度升高、延伸率降低；经固溶和时效处理后，其室温抗拉强度和延伸率变化范围分别提高到260～360MPa和1.5～8％。
具体实施方式
本发明通过在Mg-Gd-Y合金中添加廉价的Al原位生成Al-RE金属间化合物作为基体的异质形核核心，细化了合金且细化后的晶粒具有优异的热稳定性。
本发明所提供的高强度铸造镁合金Mg-Gd-Y-Al的组分及其质量百分比为：8～14wt.％Gd(钆)，1～5wt.％Y(钇)，0.6～2wt.％Al(铝)，杂质元素Si(硅)、Fe(铁)、Cu(铜)和Ni(镍)的总量小于0.02wt.％，余量为Mg(镁)。
所述的wt.％是指组分占所配制的合金总质量的百分比，该总质量为Mg、Al和各种中间合金的质量和。
本发明采用Gd(钆)为第一组分，因为Gd当200℃时在镁中的固溶度为3.82wt.％，为保证合金得到良好的固溶强化和时效硬化效果，Gd的加入量不能过低，同时为避免合金成本及密度的过度增加以及合金过分脆化，Gd的加入量也不能过高，结合前人的研究结果，选择Gd的加入量在8～14wt.％；本发明采用Y(钇)为第二组元，Y可以使得Gd在Mg中的固溶度略微降低，从而提高Gd的时效硬化效果，但是加入过多的Y会推迟时效硬化峰的出现，进而降低合金的强度，提高成本，因此Y的含量选择控制在1～5wt.％；本发明选用Al(铝)为第三组元，Al与稀土元素Gd、Y可形成Al-RE金属间化合物，在凝固过程中作为Mg基体的异质形核核心，达到细化晶粒、提高合金力学性能的效果，同时分布在晶界上的Al-RE颗粒还可以阻碍晶界的运动，提高晶粒的热稳定性，由于部分Al优先固溶在镁基体中，因此Al量少则不会有Al-RE颗粒形成或者形成的颗粒少，不能达到理想的细化效果，而Al量过多又会消耗很多的稀土元素，因此Al的含量选择控制在0.6～2wt.％。
本发明所述的高强度铸造镁合金Mg-Gd-Y-Al的制备方法分为两个阶段，即熔炼和随后的热处理工艺工序；其中：
所述的熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、纯铝、中间合金Mg-Gd和Mg-Y预热3小时以上达到180～250℃；
(2)熔镁：采用坩埚电阻炉将烘干后的纯美熔化；
(3)加Gd和Y：往720～740℃的镁液中加入中间合金Mg-Gd，加入量根据该中间合金Mg-Gd中Gd所占质量百分比确定；待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至720～740℃时加入中间合金Mg-Y，加入量根据该中间合金Mg-Y中Y所占质量百分比确定；
(4)加Al：待中间合金Mg-Y完全熔化后，熔体温度回升至720～740℃时加入0.6～2wt.％纯Al；
(5)铸造：待纯Al完全熔化后，熔体温度回升至720～740℃时搅拌2分钟，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼6～10分钟，精炼后升温至780℃静置25～40分钟，静置后待熔体降温至710～740℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至180～250℃；
所述的热处理工艺工序为：
将熔炼得到的合金锭在490～570℃温度中进行10～40小时的固溶处理，而后在200～275℃温度中进行10～60小时的时效处理。
所述的制备方法中，所述中间合金Mg-Gd中Gd可以占25wt.％，即采用中间合金Mg-25wt.％Gd；所述中间合金Mg-Y中Y可以占25wt.％，即采用中间合金Mg-25wt.％Y。
下面结合实施例对本发明作详细的说明，所述实施例以本发明技术方案为前提下给出了详细的实施过方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例。
实施例1
所述高强度铸造镁合金的组分及其质量百分比为：8wt.％Gd、5wt.％Y、0.6wt.％Al，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的含量小于0.02wt.％，余量为Mg(wt.％是指组分占所制备的镁合金总质量的百分比，总质量为Mg、Al和各种中间合金的质量和)。
该镁合金的制备方法包括熔炼和随后的热处理两个工艺工序。
其中，在前的熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、纯铝、中间合金Mg-Gd和Mg-Y预热3小时以上，达到180℃；
(2)熔镁：将烘干后的纯镁放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化；
(3)加Gd和Y：当镁液温度达到720℃后，往镁液中直接加入中间合金Mg-Gd，该中间合金为Mg-25wt.％Gd，即中间合金Mg-Gd中Gd占25wt.％，加入量根据该中间合金Mg-Gd中Gd所占的质量百分比(即25wt.％)和所制备镁合金的总质量确定，使Gd最后在制备的镁合金的总质量中占8wt.％；待中间合金Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至730℃时再加入中间合金Mg-Y，该中间合金为Mg-25wt.％Y，即中间合金Mg-Y中Y占25wt.％，加入量根据该中间合金Mg-Y中Y所占的质量百分比(即25wt.％)和所制备镁合金的总质量确定，使Y最后在制备的镁合金的总质量中占5wt.％；
(4)加Al：待中间合金Mg-Y完全熔化后，熔体温度回升至720℃时加入0.6wt.％纯Al；
(5)铸造：待纯Al完全熔化后，熔体温度回升至730℃时搅拌2分钟，搅拌后将熔体温度升至750℃，不断电精炼6分钟，精炼后升温至780℃静置25分钟，静置后待熔体降温至720℃后撇去表面浮渣，并且进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至180℃。
随后的热处理工艺工序为：
将熔炼得到的Mg-Gd-Y-Al合金锭在530℃温度中进行20小时的固溶处理，并60℃温水淬火，而后在200℃温度中进行10小时的单级时效处理，最后得到高强度Mg-Gd-Y-Al合金。
该高强度Mg-Gd-Y-Al合金T6态的室温力学性能为：
抗拉强度：300MPa，屈服强度：210MPa，延伸率：8％。
实施例2
所述高强度铸造镁合金的组分及其质量百分比为：12wt.％Gd、2wt.％Y、1.3wt.％Al，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的含量小于0.02wt.％，余量为Mg。
该镁合金的制备方法包括熔炼和随后的热处理两个工艺工序。
其中，在前的熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、纯铝、中间合金Mg-Gd和Mg-Y预热3小时以上，达到225℃；
(2)熔镁：将烘干后的纯镁放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化；
(3)加Gd和Y：当镁液温度达到730℃后，往镁液中直接加入中间合金Mg-Gd，该中间合金为Mg-25wt.％Gd，即中间合金Mg-Gd中Gd占25wt.％，加入量根据该中间合金Mg-Gd中Gd所占的质量百分比(即25wt.％)和所制备镁合金的总质量确定，使Gd最后在制备的镁合金的总质量中占12wt.％；待中间合金Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至740℃时再加入中间合金Mg-Y，该中间合金为Mg-25wt.％Y，即中间合金Mg-Y中Y占25wt.％，加入量根据该中间合金Mg-Y中Y所占的质量百分比(即25wt.％)和所制备镁合金的总质量确定，使Y最后在制备的镁合金的总质量中占2wt.％；
(4)加Al：待中间合金Mg-Y完全熔化后，熔体温度回升至730℃时加入1.3wt.％纯Al；
(5)铸造：待纯Al完全熔化后，熔体温度回升至740℃时搅拌2分钟，搅拌后将熔体温度升至755℃，不断电精炼8分钟，精炼后升温至780℃静置30分钟，静置后待熔体降温至710℃后撇去表面浮渣，并且进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至225℃。
随后的热处理工艺工序为：
将熔炼得到的Mg-Gd-Y-Al合金锭在490℃温度中进行10小时的固溶处理，并60℃温水淬火，而后在225℃温度中进行30小时的单级时效处理，最后得到高强度Mg-Gd-Y-Al合金。
该高强度Mg-Gd-Y-Al合金T6态的室温力学性能为：
抗拉强度：350MPa，屈服强度：230MPa，延伸率：4％。
实施例3
所述高强度铸造镁合金的组分及其质量百分比为：14wt.％Gd、1wt.％Y、2wt.％Al，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的含量小于0.02wt.％，余量为Mg。
该镁合金的制备方法包括熔炼和随后的热处理两个工艺工序。
其中，在前的熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、纯铝、中间合金Mg-Gd和Mg-Y预热3小时以上，达到250℃；
(2)熔镁：将烘干后的纯镁放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化；
(3)加Gd和Y：当镁液温度达到740℃后，往镁液中直接加入中间合金Mg-Gd，该中间合金为Mg-25wt.％Gd，即中间合金Mg-Gd中Gd占25wt.％，加入量根据该中间合金Mg-Gd中Gd所占的质量百分比(即25wt.％)和所制备镁合金的总质量确定，使Gd最后在制备的镁合金的总质量中占14wt.％；待中间合金Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至720℃时再加入中间合金Mg-Y，该中间合金为Mg-25wt.％Y，即中间合金Mg-Y中Y占25wt.％，加入量根据该中间合金Mg-Y中Y所占的质量百分比(即25wt.％)和所制备镁合金的总质量确定，使Y最后在制备的镁合金的总质量中占1wt.％；
(4)加Al：待中间合金Mg-Y完全熔化后，熔体温度回升至740℃时加入2wt.％纯Al；
(5)铸造：待纯Al完全熔化后，熔体温度回升至720℃时搅拌2分钟，搅拌后将熔体温度升至760℃，不断电精炼10分钟，精炼后升温至780℃静置40分钟，静置后待熔体降温至740℃后撇去表面浮渣，并且进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至250℃。
随后的热处理工艺工序为：
将熔炼得到的Mg-Gd-Y-Al合金锭在570℃温度中进行40小时的固溶处理，并60℃温水淬火，而后在275℃温度中进行60小时的单级时效处理，最后得到高强度Mg-Gd-Y-Al合金。
该高强度Mg-Gd-Y-Al合金T6态的室温力学性能为：
抗拉强度：355MPa，屈服强度：255MPa，延伸率：2％。
Claims (4)
1.一种高强度铸造镁合金，其特征在于：所述铸造镁合金的组分及其质量百分比为：8～14wt.％Gd，1～5wt.％Y，0.6～2wt.％Al，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％，余量为Mg。
2.一种用于权利要求1所述高强度铸造镁合金的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括熔炼和随后的热处理两个工艺工序；其中，
所述的熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、纯铝、中间合金Mg-Gd和Mg-Y预热3小时以上达到180～250℃；
(2)熔镁：采用坩埚电阻炉将烘干后的纯美熔化；
(3)加Gd和Y：往720～740℃的镁液中加入中间合金Mg-Gd，加入量根据该中间合金Mg-Gd中Gd所占质量百分比和所制备镁合金的总质量确定；待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至720～740℃时加入中间合金Mg-Y，加入量根据该中间合金Mg-Y中Y所占质量百分比和所制备镁合金的总质量确定；
(4)加Al：待中间合金Mg-Y完全熔化后，熔体温度回升至720～740℃时加入0.6～2wt.％纯Al；
(5)铸造：待纯Al完全熔化后，熔体温度回升至720～740℃时搅拌2分钟，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼6～10分钟，精炼后升温至780℃静置25～40分钟，静置后待熔体降温至710～740℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至180～250℃；
所述的热处理工艺工序为：
将熔炼得到的合金锭在490～570℃温度中进行10～40小时的固溶处理，而后在200～275℃温度中进行10～60小时的时效处理。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的中间合金Mg-Gd中Gd占25wt.％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的中间合金Mg-Y中Y占25wt.％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210041192 CN102534330B (zh) | 2012-02-22 | 2012-02-22 | 高强度铸造镁合金的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210041192 CN102534330B (zh) | 2012-02-22 | 2012-02-22 | 高强度铸造镁合金的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102534330A true CN102534330A (zh) | 2012-07-04 |
| CN102534330B CN102534330B (zh) | 2013-09-11 |
Family
ID=46342347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201210041192 Active CN102534330B (zh) | 2012-02-22 | 2012-02-22 | 高强度铸造镁合金的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102534330B (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103484742A (zh) * | 2013-08-13 | 2014-01-01 | 上海交通大学 | 高强度阻尼镁合金 |
| CN104928550A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-23 | 上海交通大学 | 一种高强度高弹性模量铸造镁合金及其制备方法 |
| CN107739947A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-02-27 | 重庆理工大学 | 一种Mg‑Y‑Mn‑Sc耐热镁合金及其制备方法 |
| CN107974600A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-01 | 河南科技大学 | 一种富钆镁合金及其制备方法 |
| CN109022979A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-18 | 江苏理工学院 | 一种高强耐热Mg-Zn-Al-Y-Sb镁合金及其制备方法 |
| CN109554597A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-02 | 哈尔滨理工大学 | 一种可热处理强化的铸造镁合金及其制备方法 |
| CN109797332A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-24 | 南京航空航天大学 | 适于低压铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Y合金及其制备方法 |
| CN109807302A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-28 | 江苏中翼汽车新材料科技有限公司 | 高强韧耐热压铸Mg-Gd合金及其制备方法 |
| CN109881064A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-14 | 上海交通大学 | 高强韧耐热压铸Mg-Gd-Y合金及其制备方法 |
| CN109930044A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-25 | 江苏中翼汽车新材料科技有限公司 | 适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Y合金及其制备方法 |
| CN110229984A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-13 | 上海交通大学 | 一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金及其制备方法 |
| CN114574744A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-06-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种高模量镁合金及其制备方法 |
| CN114686711A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-07-01 | 上海交通大学 | 一种可快速高温固溶处理的高强韧铸造镁稀土合金及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011117630A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Magnesium Elektron Limited | Magnesium alloy containing heavy rare earths |
| US20110311456A1 (en) * | 2006-08-07 | 2011-12-22 | Biotronik Vi Patent Ag | Marker alloy |
-
2012
- 2012-02-22 CN CN 201210041192 patent/CN102534330B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110311456A1 (en) * | 2006-08-07 | 2011-12-22 | Biotronik Vi Patent Ag | Marker alloy |
| WO2011117630A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Magnesium Elektron Limited | Magnesium alloy containing heavy rare earths |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103484742A (zh) * | 2013-08-13 | 2014-01-01 | 上海交通大学 | 高强度阻尼镁合金 |
| CN104928550A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-23 | 上海交通大学 | 一种高强度高弹性模量铸造镁合金及其制备方法 |
| CN104928550B (zh) * | 2015-06-16 | 2017-09-08 | 上海交通大学 | 一种高强度高弹性模量铸造镁合金及其制备方法 |
| CN107739947A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-02-27 | 重庆理工大学 | 一种Mg‑Y‑Mn‑Sc耐热镁合金及其制备方法 |
| CN107974600A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-01 | 河南科技大学 | 一种富钆镁合金及其制备方法 |
| CN109022979A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-18 | 江苏理工学院 | 一种高强耐热Mg-Zn-Al-Y-Sb镁合金及其制备方法 |
| CN109554597A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-02 | 哈尔滨理工大学 | 一种可热处理强化的铸造镁合金及其制备方法 |
| CN109930044A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-25 | 江苏中翼汽车新材料科技有限公司 | 适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Y合金及其制备方法 |
| CN109807302A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-28 | 江苏中翼汽车新材料科技有限公司 | 高强韧耐热压铸Mg-Gd合金及其制备方法 |
| CN109881064A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-14 | 上海交通大学 | 高强韧耐热压铸Mg-Gd-Y合金及其制备方法 |
| CN109797332A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-24 | 南京航空航天大学 | 适于低压铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Y合金及其制备方法 |
| CN109797332B (zh) * | 2019-03-29 | 2021-01-19 | 南京航空航天大学 | 适于低压铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Y合金及其制备方法 |
| CN109930044B (zh) * | 2019-03-29 | 2021-07-09 | 江苏中翼汽车新材料科技有限公司 | 适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Y合金及其制备方法 |
| CN109807302B (zh) * | 2019-03-29 | 2022-01-11 | 江苏中翼汽车新材料科技有限公司 | 高强韧耐热压铸Mg-Gd合金及其制备方法 |
| CN110229984A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-13 | 上海交通大学 | 一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金及其制备方法 |
| CN110229984B (zh) * | 2019-06-20 | 2020-08-04 | 上海交通大学 | 一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金及其制备方法 |
| CN114574744A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-06-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种高模量镁合金及其制备方法 |
| CN114574744B (zh) * | 2022-03-04 | 2022-11-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种高模量镁合金及其制备方法 |
| CN114686711A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-07-01 | 上海交通大学 | 一种可快速高温固溶处理的高强韧铸造镁稀土合金及其制备方法 |
| CN114686711B (zh) * | 2022-03-11 | 2023-06-23 | 上海交通大学 | 一种可快速高温固溶处理的高强韧铸造镁稀土合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102534330B (zh) | 2013-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102534330B (zh) | 高强度铸造镁合金的制备方法 | |
| CN108425050B (zh) | 一种高强高韧铝锂合金及其制备方法 | |
| CN102154580B (zh) | 高强度耐热镁合金材料及其制备工艺 | |
| CN109881063B (zh) | 一种高强韧高模量压铸镁合金及其制备方法 | |
| CN108977710B (zh) | 一种挤压铸造镁合金材料及其制备方法 | |
| CN101748299A (zh) | 铸造镁合金的制造方法 | |
| CN101463442A (zh) | 含Ag和重稀土的铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN107201472B (zh) | 砂型铸造稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN101220433A (zh) | 一种高铝镁合金 | |
| CN101532105A (zh) | 稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN109930045B (zh) | 适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd合金及其制备方法 | |
| CN101649405B (zh) | 一种Al-Mg-Mn-Zr-Sr合金及制备方法 | |
| CN114250393A (zh) | 一种高强度高模量双相的镁锂合金及制备方法 | |
| CN103469039B (zh) | 一种含钙和稀土钐的镁-铝-锌变形镁合金 | |
| CN114438384A (zh) | 一种低成本高强韧耐燃镁合金及其挤压材制备方法 | |
| CN104928549A (zh) | 一种高强度高弹性模量的铸造镁稀土合金及其制备方法 | |
| CN113528880A (zh) | 一种稀土镁合金用晶粒细化剂、制备方法及使用该细化剂制备稀土镁合金的方法 | |
| CN113403515A (zh) | 一种低Gd含量的Mg-Gd合金及其制备和热处理方法 | |
| CN109943760B (zh) | 一种高强高塑稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN105039816A (zh) | 一种低成本高强耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN109852856B (zh) | 一种高强韧高模量金属型重力铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN109930044B (zh) | 适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Y合金及其制备方法 | |
| CN108588524A (zh) | 一种金属型重力铸造镁合金材料及其制备方法 | |
| CN103484742A (zh) | 高强度阻尼镁合金 | |
| CN113913657A (zh) | 一种微纳TiB2颗粒增强高强铝基复合材料的双级固溶热处理工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |