CN113005345A - 一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺 - Google Patents

一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，首先将纯镁块、纯锌块、纯铝块利用无水乙醇清洗干净，在氩气气氛保护下，放入纯镁块、纯锌块、纯铝块以及其他元素的材料，将电热炉升温至各原料熔化，接着利用搅拌棒对坩埚内原料进行搅拌，搅拌完成后，得到镁锂合金熔液，将保温一段时间后的镁锂合金熔液浇铸进开合模具中，并进行水冷处理，将得到的镁锂合金铸锭放入热处理装置中，进行均匀化处理，均匀化处理后；接着将镁锂合金放入加热炉中，加热升温后放入挤压机中进行挤压变形，其中每次挤压的下压量为10‑25％，经多次挤压变形后，得到镁锂合金成品。本发明可以有效细化晶粒，增强镁锂合金的力学性能。

Description

一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺
技术领域
本发明属于双相镁锂合金制备技术领域，尤其涉及一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺。
背景技术
镁合金是最轻的金属结构材料，其密度仅为铝合金的2/3，钢铁的1/4。与其他金属结构材料相比，镁合金具有高比强度、比刚度、阻尼性、电磁屏蔽性能和易切削、易回收等优点，在航空航天、国防军事工业、汽车、电子通讯等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。
强化合金的手段通常有以下四种，即(1)固溶强化，(2)细晶强化，(3)第二相强化，(4)位错强化。由于镁锂合金的特点，常用的合金化手段——固溶强化和沉淀强化增强镁锂合金的室温和高温强度的效果非常有限；一些稀土元素可以有效细化晶粒，但晶粒尺寸依然很难达到1-2μm，对力学性能的提高仍不理想；也有学者采用碳纤维、Al2O3、SiC、B4C、晶须及B颗粒等增强体制备Mg-Li基复合材料，然而这些增强体的加入不仅增加了材料的重量，而且破坏了材料的完整性，并且由于微电池效应直接影响其应力腐蚀能力，其强化效果和期望仍存在很大差距。
另外，由于金属锂的活性，镁锂系合金熔炼比较困难、工艺复杂、绝对强度低、高温性能差、抗蚀性不好，尤其抗应力腐蚀性能差。因此，这些在一定程度上限制了该合金的广泛应用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 7-10.5％、Mn 0.2-0.7％、Al 1.5-2％、Zn1.1-1.4％、Y 0.5-2％、Gd 0.1-0.3％，其余为Mg，所述双相镁锂合金的加工工艺为：
S1：预处理：首先将纯镁块、纯锌块、纯铝块利用无水乙醇清洗干净，再将熔炼炉内的坩埚利用无水乙醇清洗干净；
S2：将坩埚放置在电热炉中进行预热，预热完成后，在氩气气氛保护下，放入纯镁块、纯锌块、纯铝块以及其他元素的材料，将电热炉升温至各原料熔化，接着利用搅拌棒对坩埚内原料进行搅拌，搅拌完成后，得到镁锂合金熔液，将得到的镁锂合金熔液静置保温15-20Min；
S3：将保温一段时间后的镁锂合金熔液浇铸进开合模具中，并进行水冷处理，得到镁锂合金铸锭；
S4：将得到的镁锂合金铸锭放入热处理装置中，进行均匀化处理，均匀化处理后，保温一段时间，退火；
S5：接着将镁锂合金放入加热炉中，加热升温后放入挤压机中进行挤压变形，其中每次挤压的下压量为10-25％，经多次挤压变形后，得到镁锂合金成品。
优选的，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 9％、Mn 0.4％、Al 1.8％、Zn 1.2％、Y 1.5％、Gd 0.2％，其余为Mg。
优选的，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 10.5％、Mn 0.5、Al 2％、Zn1.4％、Y 0.8％、Gd 0.3％，其余为Mg。
优选的，所述S1中电热炉中加热熔炼温度为720-770℃。
优选的，所述S2中利用搅拌棒对坩埚内原料进行搅拌，搅拌的时间为8-12Min。
优选的，所述S4中均匀化处理的温度为380-420℃，均匀化处理后保温时间为15-22h。
优选的，所述S5中加热炉加热升温的温度220-260℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过在镁锂合金中加入Gd、Y稀土元素，可以有效细化晶粒，再通过对镁锂合金进行均匀化处理、变形处理，增强了镁锂合金的力学性能。
附图说明
图1是本发明的步骤图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例：
一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 7-10.5％、Mn 0.2-0.7％、Al 1.5-2％、Zn 1.1-1.4％、Y 0.5-2％、Gd 0.1-0.3％，其余为Mg，如附图1所示，所述双相镁锂合金的加工工艺为：
(1)预处理：首先将纯镁块、纯锌块、纯铝块利用无水乙醇清洗干净，再将熔炼炉内的坩埚利用无水乙醇清洗干净；
(2)将坩埚放置在电热炉中进行预热，预热完成后，在氩气气氛保护下，放入纯镁块、纯锌块、纯铝块以及其他元素的材料，将电热炉升温至720-770℃，至使各原料熔化，接着利用搅拌棒对坩埚内原料进行搅拌，搅拌8-12Min后，得到镁锂合金熔液，将得到的镁锂合金熔液静置保温15-20Min；
(3)将保温一段时间后的镁锂合金熔液浇铸进开合模具中，并进行水冷处理，得到镁锂合金铸锭；
(3)将得到的镁锂合金铸锭放入热处理装置中，在温度为380-420℃的条件下，进行均匀化处理，均匀化处理后，保温15-22h，退火；
(5)接着将镁锂合金放入加热炉中，加热升温至220-260℃后放入挤压机中进行挤压变形，其中每次挤压的下压量为10-25％，经多次挤压变形后，得到镁锂合金成品。
实施例1
一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 9％、Mn 0.4％、Al 1.8％、Zn 1.2％、Y 1.5％、Gd 0.2％，其余为Mg，所述双相镁锂合金的加工工艺为：
(1)预处理：首先将纯镁块、纯锌块、纯铝块利用无水乙醇清洗干净，再将熔炼炉内的坩埚利用无水乙醇清洗干净；
(2)将坩埚放置在电热炉中进行预热，预热完成后，在氩气气氛保护下，放入纯镁块、纯锌块、纯铝块以及其他元素的材料，将电热炉升温至770℃，至使各原料熔化，接着利用搅拌棒对坩埚内原料进行搅拌，搅拌10Min后，得到镁锂合金熔液，将得到的镁锂合金熔液静置保温15Min；
(3)将保温一段时间后的镁锂合金熔液浇铸进开合模具中，并进行水冷处理，得到镁锂合金铸锭；
(3)将得到的镁锂合金铸锭放入热处理装置中，在温度为410℃的条件下，进行均匀化处理，均匀化处理后，保温18h，退火；
(5)接着将镁锂合金放入加热炉中，加热升温至250℃后放入挤压机中进行挤压变形，其中每次挤压的下压量为20％，经多次挤压变形后，得到镁锂合金成品。
实施例2
一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 10.5％、Mn 0.5、Al 2％、Zn 1.4％、Y 0.8％、Gd 0.3％，其余为Mg：
(1)预处理：首先将纯镁块、纯锌块、纯铝块利用无水乙醇清洗干净，再将熔炼炉内的坩埚利用无水乙醇清洗干净；
(2)将坩埚放置在电热炉中进行预热，预热完成后，在氩气气氛保护下，放入纯镁块、纯锌块、纯铝块以及其他元素的材料，将电热炉升温至760℃，至使各原料熔化，接着利用搅拌棒对坩埚内原料进行搅拌，搅拌12Min后，得到镁锂合金熔液，将得到的镁锂合金熔液静置保温18Min；
(3)将保温一段时间后的镁锂合金熔液浇铸进开合模具中，并进行水冷处理，得到镁锂合金铸锭；
(3)将得到的镁锂合金铸锭放入热处理装置中，在温度为400℃的条件下，进行均匀化处理，均匀化处理后，保温18h，退火；
(5)接着将镁锂合金放入加热炉中，加热升温至260℃后放入挤压机中进行挤压变形，其中每次挤压的下压量为20％，经多次挤压变形后，得到镁锂合金成品。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，其特征在于，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 7-10.5％、Mn 0.2-0.7％、Al 1.5-2％、Zn 1.1-1.4％、Y 0.5-2％、Gd 0.1-0.3％，其余为Mg，所述双相镁锂合金的加工工艺为：
S1：预处理：首先将纯镁块、纯锌块、纯铝块利用无水乙醇清洗干净，再将熔炼炉内的坩埚利用无水乙醇清洗干净；
S2：将坩埚放置在电热炉中进行预热，预热完成后，在氩气气氛保护下，放入纯镁块、纯锌块、纯铝块以及其他元素的材料，将电热炉升温至各原料熔化，接着利用搅拌棒对坩埚内原料进行搅拌，搅拌完成后，得到镁锂合金熔液，将得到的镁锂合金熔液静置保温15-20Min；
S3：将保温一段时间后的镁锂合金熔液浇铸进开合模具中，并进行水冷处理，得到镁锂合金铸锭；
S4：将得到的镁锂合金铸锭放入热处理装置中，进行均匀化处理，均匀化处理后，保温一段时间，退火；
S5：接着将镁锂合金放入加热炉中，加热升温后放入挤压机中进行挤压变形，其中每次挤压的下压量为10-25％，经多次挤压变形后，得到镁锂合金成品。
2.如权利要求1所述的一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，其特征在于，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 9％、Mn 0.4％、Al 1.8％、Zn 1.2％、Y 1.5％、Gd 0.2％，其余为Mg。
3.如权利要求1所述的一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，其特征在于，所述双相镁锂合金内的组分的百分比包括Li 10.5％、Mn 0.5、Al 2％、Zn 1.4％、Y 0.8％、Gd0.3％，其余为Mg。
4.如权利要求1所述的一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，其特征在于，所述S1中电热炉中加热熔炼温度为720-770℃。
5.如权利要求1所述的一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，其特征在于，所述S2中利用搅拌棒对坩埚内原料进行搅拌，搅拌的时间为8-12Min。
6.如权利要求1所述的一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，其特征在于，所述S4中均匀化处理的温度为380-420℃，均匀化处理后保温时间为15-22h。
7.如权利要求1所述的一种高温力学性能双相镁锂合金及其加工工艺，其特征在于，所述S5中加热炉加热升温的温度220-260℃。
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