耐热镁合金及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种耐热镁合金及其制备方法与应用。按照质量百分数计，该耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～12.0wt％Gd、2.0wt％～4.5wt％掺杂元素、1.5wt％～5.0wt％Sm、0.5wt％～2.0wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg；其中，掺杂元素选自Y和Nd中的至少一种。该耐热镁合金中含有特定配比的组分，复合增强了镁合金的力学性能，优化的热处理工艺能够达到在晶界、晶内协同析出钉扎位错的效果，从而提高了该镁合金的耐热性、延伸率及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度。的硬度。的硬度。

【技术实现步骤摘要】
耐热镁合金及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及合金制备
，特别是涉及一种耐热镁合金及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]镁合金具有比强度和比刚度高、良好的铸造性、导热性、减震性和电磁屏蔽性及易回收等优点，是实际应用中最轻的金属结构材料，因此被认为是一种有效轻量化、节约能源和可持续发展的理想材料，在航空航天、轨道交通、汽车工业及3C产品等领域具有巨大应用前景。然而，镁合金的耐热性、延伸率、强度及抗蠕变性能不佳，严重制约了镁合金工业化应用的步伐。
[0003]传统技术中，技术人员主要从限制位错运动和强化晶界入手，通过适当的合金化来引入多元高温元素或形成高温稳定相、降低元素在镁基体中的扩散速率或改善晶界结构状态和组织形态等手段来提高镁合金的耐热性和抗蠕变力。例如，在镁合金中添加适量稀土元素，可以起到变质作用，达到细化组织的功能，同时稀土元素还可以与镁合金中的有害杂质如Si、Fe、Cu、Ni等作用形成中间化合物而达到除杂的目的；且稀土元素很活泼，可以与H、O等作用达到除气、除渣、净化晶界的作用，改善镁合金的脆性和耐腐蚀性能。大部分稀土元素在镁基体中的扩散速率较慢，具有较大的固溶度极限，且随温度降低，固溶度急剧减小，可起到显著的沉淀强化作用。
[0004]然而，通过多元素合金化增强镁合金的耐热性及强度的传统技术中，添加的合金化元素种类较多、成分难以控制，且元素之间的相互作用复杂，从而导致生成的增强相组成调控困难，阻碍了该方法的实际应用。因此，现有技术仍有待改进。

技术实现思路
/>[0005]基于此，本专利技术提供了一种耐热镁合金及其制备方法与应用，该耐热镁合金具有较高的耐热性及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度。
[0006]本专利技术的一个方面，提供一种耐热镁合金，按照质量百分数计，所述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～12.0wt％Gd、2.0wt％～4.5wt％掺杂元素、1.5wt％～5.0wt％Sm、0.1wt％～2.0wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg；
[0007]其中，所述掺杂元素选自Y和Nd中的至少一种。
[0008]在其中一些实施例中，所述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～11.0wt％Gd、2.5wt％～3.5wt％掺杂元素、1.5wt％～4.0wt％Sm、0.1wt％～0.6wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg。
[0009]在其中一些实施例中，所述掺杂元素选自Y；和/或
[0010]所述杂质元素包括Si、Fe、Ni和Cu中的至少一种。
[0011]本专利技术的另一方面，提供一种耐热镁合金的制备方法，包括如下步骤：
[0012]按照如上所述的耐热镁合金的化学计量比提供制备原料，并制成铸态镁合金；
[0013]将所述铸态镁合金于420℃～520℃进行5h～10h固溶处理，再于200℃～225℃下进行10h～30h时效处理，得到耐热镁合金。
[0014]在其中一些实施例中，所述固溶处理包括以下步骤：
[0015]先于470℃～520℃下进行5h～8h初次固溶处理，随后炉内降温至420℃～460℃进行15min～80min二次固溶处理。
[0016]在其中一些实施例中，所述初次固溶处理的条件为：于480℃～500℃下固溶处理5h～6h；和/或
[0017]所述二次固溶处理的条件为：于440℃～460℃下固溶处理45min～70min；和/或
[0018]所述时效处理的条件为：于210℃～220℃下处理20h～28h。
[0019]在其中一些实施例中，所述降温步骤的降温速率为3℃/min～6℃/min。
[0020]在其中一些实施例中，在所述固溶的步骤之后，且在所述时效处理的步骤之前，还包括将固溶处理后的合金进行淬火的步骤；和/或
[0021]所述将制备原料制成铸态镁合金的步骤包括如下步骤：
[0022]将所述制备原料于保护性氛围下进行熔融、精炼，然后浇铸，得到所述铸态镁合金。
[0023]在其中一些实施例中，所述制备原料包括：Mg
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Gd合金、Mg
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Sm合金、Mg
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Y合金、Mg
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Nd合金、Mg
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Zr合金、金属Mg和金属Ag；
[0024]所述熔融步骤的温度为740℃～770℃；和/或
[0025]所述精炼步骤的温度为740℃～770℃。
[0026]本专利技术还提供一种耐热制品，所述耐热制品采用如上所述的耐热镁合金或如上所述的耐热镁合金的制备方法的制得的镁合金为原材料，通过压铸、挤压、轧制等工艺制成。
[0027]上述耐热镁合金中含有特定配比的组分，其中Gd具有显著沉淀强化效果，同时引入较低成本的Y和Sm，使Gd、掺杂元素和Sm之间相互作用产生协同作用的同时，充分发挥Sm元素的反常温度效应，进而提升镁合金的耐热性；同时添加特定配比的Ag元素，降低Gd和掺杂元素在镁合金中的固溶度，并形成RE(稀土)
‑
Ag的细小高温稳定相，并以特定质量的Zr作为晶粒细化剂，两者复合增强了镁合金的力学性能，从而提高了镁合金的耐热性、延伸率及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度。
[0028]进一步地，上述耐热镁合金的制备方法中，将符合上述耐热镁合金的化学计量的制备原料制成铸态镁合金之后，将铸态镁合金于特定条件下依次进行初次固溶处理和二次固溶处理，通过特定条件下的两级固溶处理，使时效态Mg基体晶粒内部析出弥散、细小、高温稳定且与Mg基体共格的颗粒/块状复合的强化相，从而通过协同晶界、晶内强化作用，达到双重钉扎位错的效果，进一步提高镁合金的延伸率及抗蠕变性能。
附图说明
[0029]图1为实施例1制得的镁合金的电镜图；
[0030]图2为实施例1制得的镁合金的金相组织图；
[0031]图3为实施例2制得的镁合金的电镜图；
[0032]图4为实施例2制得的镁合金的金相组织图；
[0033]图5为实施例1～4及对比例1～2制得的镁合金在时效态下的维氏硬度对比图。
具体实施方式
[0034]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。具体实施例中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]通过多元合金化增强镁合金耐热性及强度的传统技术中，添加的合金化元素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐热镁合金，其特征在于，按照质量百分数计，所述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～12.0wt％Gd、2.0wt％～4.5wt％掺杂元素、1.5wt％～5.0wt％Sm、0.5wt％～2.0wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg；其中，所述掺杂元素选自Y和Nd中的至少一种。2.如权利要求1所述的耐热镁合金，其特征在于，所述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～11.0wt％Gd、2.5wt％～3.5wt％掺杂元素、1.5wt％～4.0wt％Sm、0.1wt％～0.6wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg。3.如权利要求1～2任一项所述的耐热镁合金，其特征在于，所述掺杂元素选自Y；和/或所述杂质元素包括Si、Fe、Ni和Cu中的至少一种。4.一种耐热镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照权利要求1～3任一项所述的耐热镁合金的化学计量比提供制备原料，并制成铸态镁合金；将所述铸态镁合金于420℃～520℃进行5h～10h固溶处理，再于200℃～225℃下进行10h～30h时效处理，得到耐热镁合金。5.如权利要求4所述的耐热镁合金的制备方法，其特征在于，所述固溶处理包括以下步骤：先于470℃～520℃下进行5h～8h初次固溶处理，随后炉内降温至420℃～460℃进行15min～80min二次固溶处理。6.如权利要求4所述的耐...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊爱虎，姚茂海，李杰，邱东东，吕晶，罗天纵，童璨瑜，
申请(专利权)人：湖南稀土金属材料研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：