一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金及其制备方法。其技术方案是：按照目标合金中Mg为44.4~44.7wt%、Zn为40~42.4wt%、Gd为9.8~10.7wt%和Y为2.5~5.5wt%的含量，将Zn粒、Mg-Gd中间合金和Mg-Y中间合金作为目标合金配料放至坩埚中，再用镁合金覆盖剂覆盖，干燥；将干燥后的目标合金配料在电流强度I=300A的条件下预热120~150s，升温至350~400℃；再以20~30A/次的增幅提高电流强度至坩埚中的目标合金配料与镁合金覆盖剂分层，保温；电磁搅拌至目标合金配料完全熔化，关闭电源，空气冷却40~60s，水冷至室温，制得准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金。本发明专利技术具有成本低、工艺简单和生产效益高的特点，所制制品的硬度、耐磨性和耐蚀性高。

【技术实现步骤摘要】
一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金及其制备方法
本专利技术属于镁合金材料
具体涉及一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金作为目前工业上可应用的最轻金属结构材料（密度为1.8g/cm3左右），不仅具有高比强度和比刚度，且具有良好的减振性、导热性、尺寸稳定、可切削加工性和可回收性等特点。在航空航天、电子通讯和国防科技等领域中具有十分广阔的应用前景，被称为“21世纪的绿色工程材料”。随着对汽车轻量化、节能、环保以及生态环境等要求的日益提高，轻质镁合金作为结构材料的应用需求日益迫切。然而，与传统钢铁和铝合金材料相比，镁合金自身具有强度较低、抗氧化性能差以及高温抗蠕变性能差等问题，使其作为某些结构件的应用受到限制。近年来，在Mg-Zn系合金中加入稀土元素制备准晶增强镁合金(SinghA,NakamuraM,WatanabeM,KatoA,TsaiAP.ScriptaMaterialia,2003,49:417-422.)。Gd、Y和Mg同属密排六方晶体结构，二者在镁中的质量固溶度分别为23.5%和12.0%，在熔炼过程中提高镁合金的流动性，细化晶粒，产生固溶强化效果，使其具有好的铸造性能和高温力学性能。通过对Mg-Zn-Gd合金持续冲压，合金中产生的Mg2Zn3相和准晶相均起到增强基体的作用（HuangH,YuanGY,ChuZH,WJ.MaterialsScience&EngineeringA,2013,560:241-248）。但是对于准晶相的研究局限于Mg-Zn-Gd和Mg-Zn-Y系合金。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低、工艺简单和生产效益高的准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的制备方法，该方法制备的准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的硬度、耐磨性和耐蚀性高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：所述准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的组分及其含量是：Mg为44.4~44.7wt%；Zn为40~42.4wt%；Gd为9.8~10.7wt%；Y为2.5~5.5wt%。所述准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的制备方法是：1）按准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的组分及其含量，以Zn粒、Mg-Gd中间合金和Mg-Y中间合金作为目标合金(即为所述准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金)配料放至坩埚中，再用镁合金覆盖剂覆盖，镁合金覆盖剂覆盖层的厚度为10~25mm，置于烘箱中，在50~55℃条件下干燥60min。2）将干燥后的目标合金配料在I=300A的电流强度下预热120~150s，升温至350~400℃；再以20~30A/次的增幅提高电流强度，每次的保温时间为70~80s，直至坩埚中的目标合金配料与镁合金覆盖剂分层，持续加热至合金全部熔融后停止提高电流，保温。3）在保温状态下，电磁搅拌至目标合金配料完全熔化后，关闭电源，在空气中静置冷却40~60s，水冷至室温，制得准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金。所述的镁合金覆盖剂的组分及其含量为：MgCl2为26.8~28.5wt%；KCl为24.3~25.2wt%；BaCl2为29.8~31.2wt%；CaF2为14.1~14.9wt%；NaCl、CaCl2、MgO和H2O为2~3wt%。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：本专利技术在生产过程中对设备的要求不高，原材料来源广泛，使用高频感应加热设备能效高，节约工业成本，升温迅速，不易氧化，故生产成本低、工艺简单和生产效益高。本专利技术利用稀土元素Gd和Y有利于准晶形核的特点，使Gd和Y在固液界面能够通过降低形核表面能的方式加快准晶相生长速度，促进包晶反应向有利于准晶生长的方向进行，在Mg-Zn系合金中同时加入Gd和Y形成热力学稳定的准晶相。本专利技术制备的准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金与现有的准晶增强镁合金相比，特点在于所制得的含Gd和Y的准晶增强镁合金具有较高的成功率，微观组织中准晶的体积分数大，制得的Mg-Zn-Gd-Y镁合金中准晶相增强区域的硬度、耐磨性、耐蚀性以及综合力学性能好。因此，本专利技术具有成本低、工艺简单和生产效益高的特点，所制备的准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的硬度、耐磨性和耐蚀性高。附图说明图1是本专利技术制备的一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的SEM背散射电子图；图2是图1所示准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的TEM图；图3是图1所示准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金中准晶相的SAED图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。本具体实施方式中，所述的镁合金覆盖剂的组分及其含量为：MgCl2为26.8~28.5wt%；KCl为24.3~25.2wt%；BaCl2为29.8~31.2wt%；CaF2为14.1~14.9wt%；NaCl、CaCl2、MgO和H2O为2~3wt%。实施例中不再赘述。实施例1一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金及其制备方法。所述准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的组分及其含量是：Mg为44.4~44.6wt%；Zn为41.5~42.4wt%；Gd为10.3~10.7wt%；Y为2.5~3.5wt%。所述准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的制备方法是：1）按准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的组分及其含量，以Zn粒、Mg-Gd中间合金和Mg-Y中间合金作为目标合金(即为所述准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金，下同)配料放至坩埚中，再用镁合金覆盖剂覆盖，镁合金覆盖剂覆盖层的厚度为10~15mm，置于烘箱中，在51~53℃条件下干燥60min。2）将干燥后的目标合金配料在I=300A的电流强度下预热130~140s，升温至350~370℃；再以23~25A/次的增幅提高电流强度，每次的保温时间为75~80s，直至坩埚中的目标合金配料与镁合金覆盖剂分层，持续加热至合金全部熔融后停止提高电流，保温。3）在保温状态下，电磁搅拌至目标合金配料完全熔化后，关闭电源，在空气中静置冷却40~45s，水冷至室温，制得准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金。本实施例1制备的准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金中含有棒状和鱼骨状的准晶相和五花瓣准晶相，花瓣的平均轴长为4.06μm。对花瓣状准晶相的SEM能谱扫描结果表明，准晶相成分是：Mg为14.4~14.6wt%，Zn为73.6~73.8wt%，Gd为8.5~8.6wt%，Y为3.1~3.3wt%。准晶相的平均硬度值为388.6HB，Mg-Zn-Gd-Y合金平均硬度值为318.6HB。图1是本实施例1制备的一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的SEM背散射电子图；图2是图1所示准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金中准晶相的TEM图；图3是图1所示准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金中准晶相的SAED图。从图1可以看出：Mg-Zn-Gd-Y镁合金中存在花瓣状准晶相。从图2可以看出：Mg-Zn-Gd-Y镁合金中准晶相的显微结构特征。从图3可以看出：选区电子衍射呈5次对称表明Mg-Zn-Gd-Y镁合金中存在准晶相。实施例2一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金及其制备方法。所述准晶增强Mg-Zn-Gd-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准晶增强Mg‑Zn‑Gd‑Y镁合金；其特征在于：所述准晶增强Mg‑Zn‑Gd‑Y镁合金的组分及其含量是：Mg为44.4~44.7wt%；Zn为40~42.4wt%；Gd为9.8~10.7wt%；Y为2.5~5.5wt%。

【技术特征摘要】
1.一种准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金，其特征在于：所述准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的组分及其含量是：Mg为44.4～44.7wt％；Zn为40～42.4wt％；Gd为9.8～10.7wt％；Y为2.5～5.5wt％；所述准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的制备方法是：1)按准晶增强Mg-Zn-Gd-Y镁合金的组分及其含量，以Zn粒、Mg-Gd中间合金和Mg-Y中间合金作为目标合金配料放至坩埚中，再用镁合金覆盖剂覆盖，镁合金覆盖剂的覆盖层厚度为10～25mm，置于烘箱中，在50～55℃条件下干燥60min；2)将干燥后的目标合金配料在I＝300A的电流强度下预热120～150s，升温至350～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋述鹏，郑阳，李培义，吴润，周和荣，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42