【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高强耐蚀镁合金及其制备方法和应用，尤其涉及一种具有al2re/lpso异质核壳结构第二相的高强耐蚀镁合金及其制备方法和应用，属于镁合金材料加工。
技术介绍
1、镁(mg)及其合金具有密度低、阻尼性能好、生物相容性好、可循环利用、储氢容量大、理论比容量高等优异的物理化学性能，在航空航天、汽车、电子、生物医药、能源等领域具有广阔的应用前景。由于其轻质特性，镁在汽车行业具有巨大的节能减排潜力。在过去的20年里，镁合金在工业中的使用比例不断增加。但其耐腐蚀性差，绝对机械强度低，极大地限制了镁合金的广泛应用。因此，开发出具有良好的耐蚀性和机械强度的镁合金是一项紧迫的挑战。
2、镁合金的使用环境通常对机械性能和耐腐蚀性能都有很高的要求，以确保良好的结构完整性和耐久性。然而这两个要求常常相互矛盾，呈现出倒置关系。长周期有序堆积相(long period stacking ordered，lpso)作为一种优良的第二相被开发出来，因为它可以有效地提高镁合金的机械强度和协调腐蚀性。然而，lpso相由于固有的弹性模量和不同的变形模式，使其具有较高的力学性能，而其较高的伏特电位容易产生严重的电偶腐蚀。文献【materials&design 2017(121)430-441】中提到合金中引入lpso相，合金力学性能明显提高，而lpso相在浸泡初始阶段也会优先被腐蚀。【corrosion science 210(2023)110806】中指出，lpso相体积分数的增加，会加速电偶腐蚀。可见lpso相在提高力学性能的同
技术实现思路
1、本专利技术提供一种高强耐蚀镁合金，通过al元素的添加，al元素在lpso相表面析出，经氧化后形成al2o3氧化膜覆盖整个lpso表面，并且形成内核为al2re相，外壳为lpso相核壳结构增强体，外壳lpso相缓解了al2re相与基体界面处的应力集中，促进协调变形，同时控制多级固溶时间可以调控“核”的大小。此外，al元素会诱导稀土y元素腐蚀过程中在镁合金表面形成一层致密的y2o3/y(oh)3和al2o3/al(oh)3的腐蚀产物层，在一定程度上提高了耐蚀性。
2、同时，本专利技术提供一种高强耐蚀镁合金的制备方法，该法通过均匀化退火和多级固溶处理，使得第二相富集的区域发生局部熔化，熔化的lpso相内部形成al2re相。制备了一种核为al2re相，壳为lpso相的核壳组织。al元素经氧化覆盖在lpso相表面形成al2o3的氧化膜，有效缓解了第二相组织与镁基体之间强烈的微电偶腐蚀效应，从而阻挡腐蚀的进一步扩展。
3、同时，本专利技术提供一种高强耐蚀镁合金在轨道交通、机械制造、航空航天、汽车、电子、生物医药、能源中的应用。
4、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
5、一种高强耐蚀镁合金，合金中含有由al2re相内核和lpso相外壳构成的“核壳”结构组织，其体积分数为5％～12.4％，al2re相内核的尺寸为0.5～24μm，lpso相外壳的尺寸为3～25.6μm。
6、镁合金中合金元素的质量百分数满足以下要求：gd：3.10～3.16％，y：6.61～6.69％，zn：2.63～2.89％，al：0.3～1.5％，余量为mg。
7、合金的抗拉强度368～415mpa，延伸率8.6～12.4％，腐蚀失重速率0.054～0.081mg/cm2/day。
8、一种高强耐蚀镁合金的制备方法，包括以下步骤：
9、s01，工业纯mg、工业纯al、工业纯zn、mg-gd中间合金和mg-y中间合金为原材料。所有原材料在熔炼前都用鼓风干燥烘干，烘干温度为至少200℃，烘干时间至少6h。
10、s02，用钢制坩埚熔化，坩埚随炉升温，熔炼在惰性气氛条件下进行。当炉温升至780～800℃时，将工业纯mg加入坩埚中，待工业纯mg全部熔化后，加入mg-gd中间合金和mg-y中间合金，中间合金全部熔化后，加入工业纯zn和工业纯al，机械搅拌15～20分钟后，100～120℃/s快冷凝固获得铸锭，即铸态合金；
11、s03，均匀化退火，对s02加工的铸态合金放入热处理炉中，在350～420℃下保温10～15h，保温介质为空气；
12、s04，一次固溶，对s03加工的合金放入高纯氩气保护的电炉中，在520～530℃保温2～3h；
13、s05，二次固溶，升高温度至540～550℃、保温5-15分钟；部分lpso固溶尺寸降低，第二相区域局部过烧熔化；
14、s06，三次固溶，降低温度至500～510℃、保温1～2h；促使lpso相中形成al2re相；
15、s07，对s06加工的合金，经空冷至室温；
16、s08，对s07加工的合金进行4～5道次等通道转角挤压加工，等通道转角挤压的模具的转角弧度为90°，加工温度t满足t＝(50+10000×al含量)℃，加工前在温度t保温30～50分钟，加工后样品水冷；
17、s09，对s08加工的合金进行加热轧制，样品放入温度为400～500℃电阻炉中加热保温至少20min。轧制过程设置的单道次下压量为8％～10％，总的下压量为40～50％。
18、s010，对s09加工的合金在350～380℃进行20～30min的再结晶处理。
19、与常规固溶处理不同，本专利技术的多级固溶处理诱导复杂相变发生，形成含有由al2re相内核和lpso相外壳构成的“核壳”结构组织，一次固溶处理在于调控基体中al2re相成分溶于基体，经多次固溶处理使得lpso相富集区域发生局部熔化，熔化的lpso相内部形成al2re相形成核壳结构。
20、s01中，镁锭纯度为99.99％以上、mg–y中间合金、mg–gd中间合金的杂质含量均为0.1％以下，且总杂质含量不大于0.2％；s01中，锌锭和铝锭的纯度为99.99％以上；s04中，氩气的纯度为99.999％以上。
21、s02中，惰性气氛为99：1的co2和fs6的混合气体，体积比为99：1。
22、s03、s04和s05中，升温速率为10～15℃/min。
23、s06中，降温速率为5～7℃/min。
24、s09中，轧制的尺寸为2×25×50mm3的试样。开始热轧前，将轧辊加热并保持在90～120℃。每道次轧制后，样品放回400～500℃的电阻炉中加热保温5～10min。
25、一种高强耐蚀镁合金在轨道交通、机械制造、航空航天、汽车、电子、生物医药、能源等领域中的应用。
26、本专利技术所达到的有益效果：
27、(1)本专利技术通过均匀化退火和多级固溶处理，使得第二相富集的区域发生局部熔化，熔化的lpso相内部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强耐蚀镁合金，其特征在于：具有Al2RE/LPSO异质核壳结构第二相，合金中含有由Al2RE相内核和LPSO相外壳构成的核壳结构组织，其体积分数为5％～12.4％，Al2RE相内核的尺寸为0.5～24μm，LPSO相外壳的尺寸为3～25.6μm。
2.根据权利要求1所述的一种高强耐蚀镁合金，其特征在于：合金中元素的质量百分数满足以下要求：Gd：3.10～3.16％，Y：6.61～6.69％，Zn：2.63～2.89％，Al：0.3～1.5％，余量为Mg。
3.根据权利要求1所述的一种高强耐蚀镁合金，其特征在于：合金的抗拉强度368～415MPa，延伸率8.6～12.4％，腐蚀失重速率0.054～0.081mg/cm2/day。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种高强耐蚀镁合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：S01中，烘干为鼓风干燥，烘干温度至少200℃，烘干时间至少6h；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：S02中，惰性气氛为体积比99：1
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：S03、S04和S05中，升温速率为10～15℃/min；S06中，降温速率为5～7℃/min。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：S09中，开始热轧前，将轧辊加热并保持在90～120℃；每道次轧制后，样品放回400～500℃的电阻炉中加热保温5～10min。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：S010获得的合金通过轧制、挤压、拉拔工艺获得板材、棒材、丝材和管材。
10.根据权利要求1～3任意一项所述的一种高强耐蚀镁合金在轨道交通、机械制造、航空航天、汽车、电子、生物医药、能源中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高强耐蚀镁合金，其特征在于：具有al2re/lpso异质核壳结构第二相，合金中含有由al2re相内核和lpso相外壳构成的核壳结构组织，其体积分数为5％～12.4％，al2re相内核的尺寸为0.5～24μm，lpso相外壳的尺寸为3～25.6μm。
2.根据权利要求1所述的一种高强耐蚀镁合金，其特征在于：合金中元素的质量百分数满足以下要求：gd：3.10～3.16％，y：6.61～6.69％，zn：2.63～2.89％，al：0.3～1.5％，余量为mg。
3.根据权利要求1所述的一种高强耐蚀镁合金，其特征在于：合金的抗拉强度368～415mpa，延伸率8.6～12.4％，腐蚀失重速率0.054～0.081mg/cm2/day。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种高强耐蚀镁合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，秦晓宇，梅小明，陈寅沅，闻发平，胡勇，范付军，江静华，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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