CN105316550A - 一种含长周期结构相高阻尼镁合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种高阻尼镁合金及其制备方法，本发明的镁合金由Mg,Zn,Y三种元素组成。合金中化学元素质量百分比：3.0%-4.0%？Zn，6.0-7.0%？Y，余量为Mg，且Zn与Y质量比介于1.5~2.3之间。其中Zn以纯Zn？加入，Y以Mg-25wt.%Y中间合金形式加入，Mg则采用工业纯镁。通过控制合金成分和熔炼，热处理工艺，本发明镁合金的合金组织主要为α-Mg固溶体和长周期相（LSPO）。长周期相形态近似针状，尺寸细小。长周期相与α-Mg固溶体呈层状交错结构，可动位错密度增加，可显著提高镁合金的阻尼性能。本发明的镁合金，其阻尼值大于0.015，属高阻尼镁合金。本发明可进一步推动高阻尼镁合金在航空、航天、交通等众多领域的广泛应用。

Description

一种含长周期结构相高阻尼镁合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高阻尼镁合金材料及制备技术，特别是一种含长周期相高阻尼镁合金的制备方法。
背景技术
随着现代工业的高速发展，对降低产品自身的重量，提高提携性，降低能耗和减振降噪等方面提出了新的要求。因此，具有良好阻尼性能的金属材料逐渐成为研究热点。在现有的金属结构材料中，镁合金具有比强度，比刚度高，减振性能好，抗辐射能力强等一系列优点，引起了人们的广泛重视。然而，镁材的综合力学性能差，迫使人们不得不从合金成分设计，先进的制造加工技术等方面着手解决这一问题。Mg-Y-Zn合金是一种非常有潜力的高阻尼镁合金。主要由于其形成长周期相，长周期相对改善镁合金的阻尼性能具有重要作用。
发明内容
本发明主要是提供一种含长周期相高阻尼镁合金及其制备方法。本发明的技术方案是：
（1）选择Mg-Y-Zn合金，该合金中化学元素质量百分比：3.0~4.0%Zn，6.0~7.0%Y，余量为Mg，且Zn与Y质量比介于1.5~2.3之间，这样可以保证铸态组织中获得长周期相α-Mg两相。
（2）将坩埚预热到200℃左右；450℃~500℃时，加入工业纯Mg加入并开始通入CO2+0.5vol%SF6混合气体进行熔炼。720℃以上时，待纯镁完全熔化后，加入纯Zn，Mg-25wt.%Y中间合金：Mg-25wt.%Y中间合金加入方式为用铁制钟罩压入合金熔体中，钟罩轻微搅拌；纯Zn用钟罩压入合金熔体底部后便可取出钟罩。升温至750℃左右，保温20~30分钟。用C2Cl6对熔体进行精炼处理，并除渣。熔体温度降至700℃。在CO2+0.5vol%SF6混合气体下，浇入空冷金属型模具中成型。
（3）进行热处理。合金在500℃左右下固溶15小时，固溶处理后，试样在250℃左右下进行12小时的人工时效处理，固溶处理过程如权利要求2。固溶处理过程中，α-Mg枝晶发生熔断，不断球化；α-Mg枝晶附近的长周期相发生长大。随后经过时效处理后，α-Mg相与长周期相形成层状交错结构。本发明制备的高阻尼镁合金，其效益为:阻尼值大于0.015，属高阻尼镁合金。
在Mg-Zn-Y三元合金系中，存在长周期相与α-Mg的两相共存区，这对开发含长周期相的高阻尼Mg-Zn-Y合金具有重要的工程意义。含长周期相Mg-Zn-Y系合金的公认阻尼机制为位错阻尼机制，高阻尼主要来源于镁合金中可动位错密度增加。一方面Y元素具有细化晶粒的效果，晶粒尺寸减小，晶界数目增多，位错源的数目增多，使得可动位错密度增加。另一方面，通过固溶时效处理制备a-Mg相与长周期相形成层状交错结构对镁合金的阻尼性能也有一定的影响。本发明对研究航空、航天、交通等众多领域所运用的高阻尼镁合金具有重要的意义。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种高强Mg-Zn-Y合金，其成分为Mg-4wt.%Zn-6wt.%Y，Y与Zn质量比为1.5，其中Zn以工业用Zn加入，Y以Mg-25wt.%Y中间合金加入，Mg则采用工业纯镁。
本实施例的制备方法为：
第一步，将坩埚预热到200℃左右，刷坩埚涂料；
第二步，将坩埚继续加热到450℃~500℃，加入工业纯Mg加入并开始通入CO2+0.5vol%SF6混合气体进行熔炼；
第三步，继续升温至720℃以上，纯镁完全熔化后加入Zn，Mg-25wt.%Y中间合金。Mg-25wt.%Y中间合金加入方式为用铁制钟罩压入合金熔体中，钟罩轻微搅拌，防止稀土的偏聚。纯Zn用钟罩压入合金熔体底部后便可取出钟罩；
第四步，升温到750℃左右并保温20~30分钟，待中间合金、纯Zn完全熔化；
第五步，用C2Cl6进行熔体精炼处理并除渣，待熔体温度降至700℃。在CO2+0.5vol%SF6混合气体下，浇入空冷金属型模具中成型；
第六步，进行热处理。合金在500℃左右下固溶15小时，随后在250℃左右下进行12小时的人工时效处理。时效后合金组织为α-Mg固溶体以及LPSO相，且两相成层状交错结构。
对合金试样进行阻尼性能分析，结果表明该合金室温的阻尼值为0.016。
实施例2
本实施例是一种高强Mg-Zn-Y合金，其成分为Mg-4wt.%Zn-7wt.%Y，Y与Zn质量比为1.75，其中Zn以工业用Zn加入，Y以Mg-25wt.%Y中间合金加入，Mg则采用工业纯镁。
本实施例的制备方法为：
第一步，将坩埚预热到200℃左右，刷坩埚涂料；
第二步，将坩埚继续加热到450℃~500℃，加入工业纯Mg加入并开始通入CO2+0.5vol%SF6混合气体进行熔炼；
第三步，继续升温至720℃以上，纯镁完全熔化后加入Zn，Mg-25wt.%Y中间合金。Mg-25wt.%Y中间合金加入方式为用铁制钟罩压入合金熔体中，钟罩轻微搅拌，防止稀土的偏聚。纯Zn用钟罩压入合金熔体底部后便可取出钟罩；
第四步，升温到750℃左右并保温20~30分钟，待中间合金、纯Zn完全熔化；
第五步，用C2Cl6进行熔体精炼处理并除渣，待熔体温度降至700℃。在CO2+0.5vol%SF6混合气体下，浇入空冷金属型模具中成型；
第六步，进行热处理。合金在500℃左右下固溶15小时，随后在250℃左右下进行12小时的人工时效处理。时效后合金组织为α-Mg固溶体以及LPSO相，且两相成层状交错结构。
对合金试样进行阻尼性能分析，结果表明该合金室温的阻尼值为0.015。

Claims (3)

1.一种含长周期结构相高阻尼镁合金及其制备方法，其特征在于：
选择Mg-Y-Zn合金，该合金中化学元素质量百分比：3.0%~4.0%Zn，6.0%~7.0%Y，余量为Mg，且Zn与Y质量比介于1.5~2.3之间，其中Zn以纯Zn加入，Y以Mg-25wt.%Y中间合金形式加入，Mg则采用工业纯镁。
2.一种制备如权利要求1所述高强镁合金的方法，其特征在于，制备过程为：
第一步，将坩埚预热到200℃左右，刷坩埚涂料；
第二步，将坩埚继续加热到450℃~500℃，加入工业纯Mg加入并在CO2+0.5vol%SF6混合气体下进行熔炼；
第三步，继续升温到720℃待纯镁完全熔化后，加入纯Zn，Mg-25wt.%Y中间合金；
第四步，升温到750℃左右并保温20~30分钟;待中间合金、纯Zn完全熔化；
第五步，用C2Cl6进行熔体精炼处理，精炼后除渣并将温度降700℃;在CO2+0.5vol%SF6混合气体下，浇入金属型模具中成型；
第六步，进行热处理，合金在500℃左右下固溶15小时，固溶处理后，试样在250℃左右下进行12小时的人工时效处理;固溶处理的步骤为：当炉温达到500℃左右时，将试样置于炉内，固溶15小时后，取出试样，进行水淬。
3.一种如权利要求1所述高阻尼镁合金，其组织特征为：合金组织主要由α-Mg+LPSO两相组成，且合金组织中α-Mg和LPSO相成层状交错结构。
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