CN102676894B - 一种镁基微晶合金带材及其制备方法 - Google Patents

一种镁基微晶合金带材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及合金材料技术领域，具体公开了一种镁基微晶合金带材及制备方法。镁基微晶合金带材化学成分组成为：锂重量百分含量10～18％，铝重量百分含量2～6％，钙重量百分含量1～4％，余量为镁。本发明提供的镁基微晶合金带材以锂、铝、钙为添加剂，通过调整合金成分，减少了合金熔铸时的氧化，并采用母合金熔体急冷快速凝固甩带，制得了镁基微晶合金带材。本发明提供的镁基微晶合金带材的塑性应变量达25-65％，强度250-290MPa，密度1.3-1.6g/cm3，具有比强度高，塑性好，密度低的优点，其制备方法解决了目前镁锂合金轧制困难、成品率低、成本高的问题，工艺简单，制备的材料性能优越，具有广阔的应用前景。

Description

一种镁基微晶合金带材及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种镁基微晶合金带材及其制备方法。
背景技术
镁锂合金是金属材料中最轻的合金，镁锂合金以其超轻特性、低密度、高模量越来越多地应用于航空航天、国防、汽车和电子等领域，亦成为近年来国内外材料领域的研究重点之一。但由于镁锂合金的主要组成元素镁和锂都是极活泼的金属元素，在合金熔铸时极易产生氧化、夹渣造成缺陷，且二元镁锂合金的强度偏低，塑性较低，轧制困难，加工成本较高，因此使镁锂合金应用领域受到很大限制。因此，完善镁锂合金的制备方法，进一步提高其力学性能，已成为拓展镁锂合金应用领域的关键。
目前制备镁锂合金带材的方法是将熔炼好的镁锂合金铸锭在热处理炉中长时间均匀化退火，再经过多次加热锻造，机加工去除氧化皮，然后再经过几十道的再结晶退火，热轧冷轧工艺制备出镁锂合金带材。目前的制备工艺复杂，并且带材越薄越难以轧制，成品率低，导致其加工成本提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁基微晶合金带材。
本发明的目的还在于提供一种镁基微晶合金带材的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种镁基微晶合金带材，其化学成分组成为：锂的重量百分含量为10～18％，铝的重量百分含量为2～6％，钙的重量百分含量为1～4％，余量为镁。
一种镁基微晶合金带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)取镁、锂、铝、钙金属，按照锂的重量百分含量为10～18％，铝的重量百分含量为2～6％，钙的重量百分含量为1～4％，余量为镁的重量配比混合，然后放入真空感应炉坩埚内，抽真空后通入保护气体，然后升温至700～750℃、保温25～40分钟进行熔炼，熔炼完成后将得到的熔液倒入预热过的金属锭模中，之后冷却，取出，制得母合金铸锭；
(2)将所述母合金铸锭破碎后装入非晶甩带机坩埚喷嘴内，进行快速凝固甩带，非晶甩带机及高频感应电源的甩带技术参数为：氩气气压0.04～0.08MPa，喷嘴间隙0.01～0.04mm，铜辊线速度25～35m/s，红外测温装置850～1000℃，开机后通入氩气保护气体，加热母合金铸锭，所述母合金铸锭即将熔化时关闭开关，切换到自动甩带状态，母合金铸锭熔化后，调整高频感应电源使温度保持为900～1050℃，使母合金铸锭熔体的温度达到均匀，当母合金铸锭熔体的温度高于母合金熔点100～150℃时开始甩带，制得镁基微晶合金带材粗品，镁基微晶合金带材粗品的宽度为10～80mm，厚度为0.028～0.15mm；
(3)所述镁基微晶合金带材粗品经轧制、形变，再经结晶退火，退火温度180～200℃，制得镁基微晶合金带材。
本发明提供的镁基微晶合金带材是以锂、铝、钙为添加剂的镁基合金材料，加入锂用以控制制得的镁基微晶合金带材的密度，加入金属钙以控制制得的镁基微晶合金带材的氧化及细化晶粒。本发明提供的镁基微晶合金带材通过调整合金成分，减少了合金熔铸时的氧化，并采用母合金熔体急冷快速凝固甩带，制得了镁基微晶合金带材。
本发明提供的镁基微晶合金带材的塑性应变量达到25-65％，强度达到250-290MPa，密度1.3-1.6g/cm3，具有比强度高，塑性好，密度低的优点。
本发明提供的镁基微晶合金带材的制备方法解决了目前镁锂合金轧制困难、成品率低、成本高的问题，具有制备工艺简单，操作方便，工序少，成本低的优点，制备的合金带材性能优越，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的镁基微晶合金带材，其化学成分组成为：锂的重量百分含量为10％，铝的重量百分含量为6％，钙的重量百分含量为1％，余量为镁。
本实施例镁基微晶合金带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)取镁、锂、铝、钙金属，按照锂的重量百分含量为10％，铝的重量百分含量为6％，钙的重量百分含量为1％，余量为镁的重量配比混合，然后放入真空感应炉坩埚内，抽真空后通入保护气体，然后升温至750℃、保温25分钟进行熔炼，熔炼完成后将得到的熔液倒入预热过的金属锭模中，之后冷却，取出，制得母合金铸锭；
(2)将母合金铸锭破碎后装入非晶甩带机坩埚喷嘴内，进行快速凝固甩带，非晶甩带机及高频感应电源的甩带技术参数为：氩气气压0.04MPa，喷嘴间隙0.04mm，铜辊线速度25m/s，红外测温装置850℃，开机后通入氩气保护气体，加热母合金铸锭，母合金铸锭即将熔化时关闭开关，切换到自动甩带状态，母合金铸锭熔化后，调整高频感应电源使温度保持为900℃，使母合金铸锭熔体的温度达到均匀，当母合金铸锭熔体的温度高于母合金熔点150℃时开始甩带，制得镁基微晶合金带材粗品，镁基微晶合金带材粗品的宽度为80mm，厚度为0.028mm；
(3)镁基微晶合金带材粗品在高精度轧机上经精密轧制、形变，再经结晶退火，退火温度200℃，制得镁基微晶合金带材。
本实施例提供的镁基微晶合金带材的塑性应变量为25％，强度达到250MPa，密度1.6g/cm3。
实施例2
本实施例提供的镁基微晶合金带材，其化学成分组成为：锂的重量百分含量为18％，铝的重量百分含量为2％，钙的重量百分含量为3％，余量为镁。
本实施例镁基微晶合金带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)取镁、锂、铝、钙金属，按照锂的重量百分含量为18％，铝的重量百分含量为2％，钙的重量百分含量为3％，余量为镁的重量配比混合，然后放入真空感应炉坩埚内，抽真空后通入保护气体，然后升温至700℃、保温40分钟进行熔炼，熔炼完成后将得到的熔液倒入预热过的金属锭模中，之后冷却，取出，制得母合金铸锭；
(2)将母合金铸锭破碎后装入非晶甩带机坩埚喷嘴内，进行快速凝固甩带，非晶甩带机及高频感应电源的甩带技术参数为：氩气气压0.08MPa，喷嘴间隙0.01mm，铜辊线速度35m/s，红外测温装置1000℃，开机后通入氩气保护气体，加热母合金铸锭，母合金铸锭即将熔化时关闭开关，切换到自动甩带状态，母合金铸锭熔化后，调整高频感应电源使温度保持为1050℃，使母合金铸锭熔体的温度达到均匀，当母合金铸锭熔体的温度高于母合金熔点100℃时开始甩带，制得镁基微晶合金带材粗品，镁基微晶合金带材粗品的宽度为10mm，厚度为0.15mm；
(3)镁基微晶合金带材粗品在高精度轧机上经精密轧制、形变，再经结晶退火，退火温度180℃，制得镁基微晶合金带材。
本实施例提供的镁基微晶合金带材的塑性应变量为65％，强度达到270MPa，密度1.4g/cm3。
实施例3
本实施例提供的镁基微晶合金带材，其化学成分组成为：锂的重量百分含量为16％，铝的重量百分含量为4％，钙的重量百分含量为4％，余量为镁。
本实施例镁基微晶合金带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)取镁、锂、铝、钙金属，按照锂的重量百分含量为16％，铝的重量百分含量为4％，钙的重量百分含量为4％，余量为镁的重量配比混合，然后放入真空感应炉坩埚内，抽真空后通入保护气体，然后升温至700℃、保温30分钟进行熔炼，熔炼完成后将得到的熔液倒入预热过的金属锭模中，之后冷却，取出，制得母合金铸锭；
(2)将母合金铸锭破碎后装入非晶甩带机坩埚喷嘴内，进行快速凝固甩带，非晶甩带机及高频感应电源的甩带技术参数为：氩气气压0.05MPa，喷嘴间隙0.03mm，铜辊线速度30m/s，红外测温装置950℃，开机后通入氩气保护气体，加热母合金铸锭，母合金铸锭即将熔化时关闭开关，切换到自动甩带状态，母合金铸锭熔化后，调整高频感应电源使温度保持为1000℃，使母合金铸锭熔体的温度达到均匀，当母合金铸锭熔体的温度高于母合金熔点120℃时开始甩带，制得镁基微晶合金带材粗品，镁基微晶合金带材粗品的宽度为40mm，厚度为0.10mm；
(3)镁基微晶合金带材粗品在高精度轧机上经精密轧制、形变，再经结晶退火，退火温度200℃，制得镁基微晶合金带材。
本实施例提供的镁基微晶合金带材的塑性应变量为60％，强度达到290MPa，密度1.3g/cm3。

Claims (2)

1.一种镁基微晶合金带材，其特征在于，化学成分组成为：锂的重量百分含量为10～18％，铝的重量百分含量为2～6％，钙的重量百分含量为1～4％，余量为镁；
所述镁基微晶合金带材是由以下方法制备的：
(1)取镁、锂、铝、钙金属，按照锂的重量百分含量为10～18％，铝的重量百分含量为2～6％，钙的重量百分含量为1～4％，余量为镁的重量配比混合，然后放入真空感应炉坩埚内，抽真空后通入保护气体，然后升温至700～750℃、保温25～40分钟进行熔炼，熔炼完成后将得到的熔液倒入预热过的金属锭模中，之后冷却，取出，制得母合金铸锭；
(2)将所述母合金铸锭破碎后装入非晶甩带机坩埚喷嘴内，进行快速凝固甩带，非晶甩带机及高频感应电源的甩带技术参数为：氩气气压0.04～0.08MPa，喷嘴间隙0.01～0.04mm，铜辊线速度25～35m/s，红外测温装置850～1000℃，开机后通入氩气保护气体，加热母合金铸锭，所述母合金铸锭即将熔化时关闭开关，切换到自动甩带状态，母合金铸锭熔化后，调整高频感应电源使温度保持为900～1050℃，使母合金铸锭熔体的温度达到均匀，当母合金铸锭熔体的温度高于母合金熔点100～150℃时开始甩带，制得镁基微晶合金带材粗品，镁基微晶合金带材粗品的宽度为10～80mm，厚度为0.028～0.15mm；
(3)所述镁基微晶合金带材粗品经轧制、形变，再经结晶退火，退火温度180～200℃，制得镁基微晶合金带材。
2.一种镁基微晶合金带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取镁、锂、铝、钙金属，按照锂的重量百分含量为10～18％，铝的重量百分含量为2～6％，钙的重量百分含量为1～4％，余量为镁的重量配比混合，然后放入真空感应炉坩埚内，抽真空后通入保护气体，然后升温至700～750℃、保温25～40分钟进行熔炼，熔炼完成后将得到的熔液倒入预热过的金属锭模中，之后冷却，取出，制得母合金铸锭；
(2)将所述母合金铸锭破碎后装入非晶甩带机坩埚喷嘴内，进行快速凝固甩带，非晶甩带机及高频感应电源的甩带技术参数为：氩气气压0.04～0.08MPa，喷嘴间隙0.01～0.04mm，铜辊线速度25～35m/s，红外测温装置850～1000℃，开机后通入氩气保护气体，加热母合金铸锭，所述母合金铸锭即将熔化时关闭开关，切换到自动甩带状态，母合金铸锭熔化后，调整高频感应电源使温度保持为900～1050℃，使母合金铸锭熔体的温度达到均匀，当母合金铸锭熔体的温度高于母合金熔点100～150℃时开始甩带，制得镁基微晶合金带材粗品，镁基微晶合金带材粗品的宽度为10～80mm，厚度为0.028～0.15mm；
(3)所述镁基微晶合金带材粗品经轧制、形变，再经结晶退火，退火温度180～200℃，制得镁基微晶合金带材。
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