CN1924054A - 一种新型高强镁合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型高强镁合金，其组成重量百分比为：W14Al86为3－20％，Mg为80－97％。本发明得到的高强镁合金，经X射线粉末衍射分析证实该镁合金的增强相为钨铝合金，扫描电镜照片分析表明钨铝合金增强相弥散均匀。密度测量和扫描电镜分析证实镁合金致密度很高。钨铝合金在镁基体中的均匀分散。得到细晶粒组织，消除了传统柱状晶和粗大的枝状晶，从而具有较好的宏观机械性能。
Description
技术领域：
本发明属于一种新型高强镁合金，涉及以钨铝合金粉末和镁粉为原料，通过半固态流变压锻技术制备高强镁合金。
背景技术：
镁合金是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，它具有比强度高、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，在汽车、电子电器、交通、航空航天和国防军工领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。常规铸造镁合金的微观组织比较粗大，且析出相和沉淀相也比较粗大，并且在高温下极易粗化，从而导致其室温和高温强度不理想，难以满足高性能结构材料的需求。采用新的增强元素和特殊的材料复合制备工艺进一步提高强度是镁合金材料发展的趋势。
钨铝合金是近期研究开发的热点材料，它具有硬度高、强度高等特点。钨铝合金(W14Al86)本身的载荷承受能力强，化学性质与金属镁相近，且不与镁发生反应，两者之间可以很好的结合成键，又可以避免严重的界面反应。对于颗粒增强镁合金来讲，钨铝合金是一种很好的增强材料。将钨铝合金和镁复合可以得到一种新型高强镁合金材料，该镁合金以钨铝合金为主要增强、增硬相，材料硬度、拉伸强度明显大于传统铸造镁合金。由于钨铝合金粉末的合成技术仍属于起步阶段，迄今为止，有关钨铝高强镁合金的制备研究国内外尚无报道。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高强镁合金。制备得到的镁合金，是具有良好结晶形态和显微结构的块状材料。
本发明提供的一种高强镁合金，其组成重量百分比为：W14Al86为3-20％，Mg为80-97％。
制备本发明的高强镁合金的步骤和条件如下：以粒度小于100纳米的钨铝合金粉末(该钨铝合金粉末，见中国专利号：ZL001129545.7)和粒度小于1微米的市售镁粉为原料，按上述的比例配料，在机械合金化装置中混合1-2小时，在钢模具中350-400MPa压力下成型。将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度在680-750℃，保温时间3-5分钟，加压到200-400MPa，取出自然冷却，得到本发明的高强镁合金。
本发明得到的高强镁合金，经X射线粉末衍射分析证实该镁合金的增强相为钨铝合金，在半固态流变压锻的过程中，钨铝合金没有分解，十分稳定，也没有与镁反应形成金属间化合物。扫描电镜照片(图1)分析表明钨铝合金增强相弥散均匀。密度测量和扫描电镜分析证实镁合金致密度很高。在制备过程中，通过机械合金化技术混料可以实现钨铝合金在镁基体中的均匀分散。在压锻过程中，叶蜡石作为密封与传压介质，起到充分隔绝氧气并均匀传递压力的作用。通过半固态流变压锻技术，无需加入任何晶粒抑制剂即可得到细晶粒组织，可以消除传统铸造中的柱状晶和粗大的枝状晶，从而获得较好的宏观机械性能。
附图说明
附图1是镁合金中钨铝合金分散情况的扫描电镜照片。图中亮白色为钨铝合金，暗灰色为镁。
具体实施方式
实施例1：将重量为5克，含钨铝合金为3％，含镁为97％的混合粉末在机械合金化装置中混合1小时后，放入钢模具中350MPa压力下成型，将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度为680℃，保温时间3分钟，加压力200MPa，得到一种新型高强镁合金。样品经抛光处理，相对密度为99.8％。硬度0.72GPa，拉伸强度305MPa。
实施例2：将重量为5克，含钨铝合金为5％，含镁为95％的混合粉末在机械合金化装置中混合1小时后，放入钢模具中360MPa压力下成型，将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度为690℃，保温时间3分钟，加压力230MPa，得到一种新型高强镁合金。样品经抛光处理，相对密度为99.5％。硬度0.94GPa，拉伸强度355MPa。
实施例3：将重量为5克，含钨铝合金为8％，含镁为92％的混合粉末在机械合金化装置中混合1小时后，放入钢模具中370MPa压力下成型，将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度为700℃，保温时间3分钟，加压力250MPa，得到一种新型高强镁合金。样品经抛光处理，相对密度为99.5％。硬度0.96GPa，拉伸强度422MPa。
实施例4：将重量为5克，含钨铝合金为10％，含镁为90％的混合粉末在机械合金化装置中混合1.5小时后，放入钢模具中380MPa压力下成型，将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度为710℃，保温时间3分钟，加压力280MPa，得到一种新型高强镁合金样品经抛光处理，相对密度为98.8％。硬度1.36GPa，拉伸强度456MPa。
实施例5：将重量为5克，含钨铝合金为12％，含镁为88％的混合粉末在机械合金化装置中混合1.5小时后，放入钢模具中390MPa压力下成型，将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度为720℃，保温时间4分钟，加压力300MPa，得到一种新型高强镁合金样品经抛光处理，相对密度为98.5％。硬度1.27GPa，拉伸强度492MPa。
实施例6：将重量为5克，含钨铝合金为15％，含镁为85％的混合粉末在机械合金化装置中混合2小时后，放入钢模具中400MPa压力下成型，将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度为730℃，保温时间4分钟，加压力330MPa，得到一种新型高强镁合金样品经抛光处理，相对密度为99％。硬度1.60GPa，拉伸强度428MPa。
实施例7：将重量为5克，含钨铝合金为18％，含镁为82％的混合粉末在机械合金化装置中混合2小时后，放入钢模具中400MPa压力下成型，将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度为740℃，保温时间5分钟，加压力350MPa，得到一种新型高强镁合金样品经抛光处理，相对密度为98.6％。硬度1.53GPa，拉伸强度382MPa。
实施例8：将重量为5克，含钨铝合金为20％，含镁为80％的混合粉末在机械合金化装置中混合2小时后，放入钢模具中400MPa压力下成型，将成型好的样品用铜箔包裹后，置于马弗炉中的两铁砧之间，样品四周以叶蜡石为支撑。在氩气条件下加温，温度为750℃，保温时间5分钟，加压力400MPa，得到一种新型高强镁合金样品经抛光处理，相对密度为99.3％。硬度1.80GPa，拉伸强度415MPa。
Claims (9)
1.一种新型高强镁合金，其特征在于，其组成重量百分比为：W14Al86为3-20％，Mg为80-97％。
2.如权利要求1所述的一种新型高强镁合金，其特征在于，所述的其组成重量百分比为：钨铝合金为3％，含镁为97％。
3.如权利要求1所述的一种新型高强镁合金，其特征在于，所述的其组成重量百分比为：钨铝合金为5％，含镁为95％。
4.如权利要求1所述的一种新型高强镁合金，其特征在于，所述的其组成重量百分比为：含钨铝合金为8％，含镁为92％。
5.如权利要求1所述的一种新型高强镁合金，其特征在于，其组成重量百分比为：含钨铝合金为10％，含镁为90％。
6.如权利要求1所述的一种新型高强镁合金，其特征在于，所述的其组成重量百分比为：含钨铝合金为12％，含镁为88％。
7.如权利要求1所述的一种新型高强镁合金，其特征在于，所述的其组成重量百分比为：钨铝合金为15％，含镁为85％。
8.如权利要求1所述的一种新型高强镁合金，其特征在于，所述的其组成重量百分比为：钨铝合金为18％，含镁为82％。
9.如权利要求1所述的一种新型高强镁合金，其特征在于，所述的其组成重量百分比为：钨铝合金为20％，含镁为80％。
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