本发明专利技术公开了一种Sn、Si复合强化的新型耐热镁合金，按照质量百分比由以下成分组成：Sn：3-6%，Si：0.5-3.5%，余量为Mg。其制备方法为先称取镁锭、SiO2和Sn，将SiO2烘干；在镁锭上钻孔，将烘干好的SiO2置于钻好的孔中，并用镁块将孔封住；将镁锭以及Sn一同放置于坩埚内进行加热熔化；当金属全部熔化后，进行搅拌，然后进行扒渣浇铸，制成镁合金坯；将镁合金坯进行热处理，之后通过挤压或轧制制成棒材或板材。通过添加Sn、Si与Mg生成Mg2Sn、Mg2Si高温强化相，通过T6处理使Mg2Sn相弥散析出，Mg2Si相得到球化。并对其进行挤压变形进一步细化强化相和组织，实现多种强化机制的共同强化，有效提高合金的强度和耐热性能，得到一种低成本高性能的新型耐热镁合金。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料及冶金
,涉及一种合金,尤其涉及。
技术介绍
镁及镁合金作为目前最轻的金属结构材料，其较高的比强度、比刚度，良好的抗磁干扰性，高的电负性和导热性，成为21世纪最具有发展潜力的金属材料之一，被广泛用于航空航天、现代汽车、便携电子产品等行业。目前，AZ和AM两个Mg-Al系镁合金被广泛的应用于生产，其中最具代表性的AZ91D镁合金因其具有较高的室温强度，良好的铸造工艺性能和切削加工性及优良的耐蚀性和成本低等优点，成为目前使用最广泛的商业铸造镁合金。但是，对于Mg-Al系镁合金来说当服役温度超过120°C以后，合金组织中的主要的强化相β-Mg17Al12开始软化，不能起到钉扎晶界和抑制高温晶界区转动的作用，使得合金强度·和抗蠕变性能大幅度下降。因而难以作为高温环境下长期使用的部件，大大限制了其使用范围。因此，进一步提高镁合金的高温性能成为镁合金领域的重要研究方向。目前，耐热镁合金的研究和开发主要集中在镁-铝系、镁-锌系和镁-稀土系合金，并且通过添加合金元素、热处理工艺以及镁基复合强化和快速凝固、粉末冶金法等手段进行强化，以提高镁合金的室温和高温性能。对于镁-铝系合金而言，通过向合金中添加Si、Ca、Sb、RE等元素中的一种或多种，通过在晶界析出细小而弥散的析出相，以阻止晶界滑移提高其耐热性能或形成高熔点相，使其热稳定性更高。如王建利公开的专利《高强韧耐热Mg-Al-RE-Mn变形镁合金及其板材的制备方法》(申请号201010616893. 4，公开号CN102051509A,公开日2011. 5. 11)和刘子利公开的专利《高强韧耐热耐蚀稀土镁合金及其制备方法》(申请号:201110044827. 9，公开号:CN1021276699A，公开日:2011. 7. 20)都能够有效地提高合金的耐热性能。但是，合金组织中依然存在大量的β-Mg17Al12相，使得合金中高温强化相的作用减弱，合金的高温性能不能有效提高。另外，由于昂贵的稀土元素的使用提高了合金的成本，不利于实际推广应用。第三，由于铝元素的存在，会形成含铝一稀土脆性相，这对于合金的综合性能的提高不利。对于Mg-Zn系合金，通过加入稀土元素生能够于基体形成δ (Mg)和锌-稀土化合物的共晶体，细小的含稀土的高温相能够有效提高合金的强度和高温性能。如周天承公开的专利《耐热镁合金及其制备方法》(申请号201010209256. 5，公开号:CN101880806A，公开日:2010. 11. 10)，虽然也能获得较高的高温性能，但是对于Mg-Zn系合金来说，Mg-Zn共晶温度只有为437°C，并且Mg7Zn3作为亚稳相分布在晶界，对合金的力学性影响较大，但亚稳相Mg7Zn3易分解成稳定相MgZn。因此,合金耐热性能的提高受到限制。而镁-稀土系合金为基础制备高温性能优异的镁合金占居多。何上明公开的专利《高强度耐热镁合金及其制备方法》(申请号200510025251. 6，公开号CN1676646A，公开日2005. 10. 5)其制备的高强度耐热镁合金中稀土的含量为6_15%Gd、1-6%Y，合金的强度和高温性能优异。李大全公开的专利《高强度耐热镁合金及其制备方法》(申请号200610024085. 2，公开号CN1814837A，公开日:2006. 8. 9)制备的高强耐热镁合金中稀土元素Y的含量为12% (Wt. %)，该合金的室温抗拉强度为365MPa，200°C的抗拉强度为331MPa，250°C的抗拉强度为312MPa。董丽君等人(董丽君，吴安如，王克龙，贺佳，蒋斌.Mg-11. 8Gd-2. 8Y-0. 44Zr耐热镁合金热压缩变形行为研究.特种铸造及有色合金，2010, 30(10) :955-957)制备的Mg-11. 8Gd_2. 8Y-0. 44Zr合金也具有较高的高温蠕变性能。不难看出，上述公开的专利和文献中所制备的高温耐热镁合金中添加大量的稀土元素，而稀土元素不仅价格昂贵，而且比重大，将稀土元素作为主加元素制备耐热镁合金将导致材料成本大幅提高，不利于获得廉价的具有高温力学性能的镁合金的生产和推广。随着对耐热镁合金进一步深入研究，非Al、Zn耐热镁合金渐渐地引起研究者的关注，其中Sn元素和Si元素成为开发潜在耐热镁合金的首选元素。Mg-Sn合金的共晶转变温度为561. 2°C，并且Sn在Mg中的最大固溶度为14. 85wt%,当温度降到200°C时其固溶度不到O. 45wt%，可见Sn在Mg中的固溶度随温度降低快速减少，所以可以通过固溶时效处理，强化基体，提高合金的强度。同时，Sn和Mg形成Mg2Sn相，该相熔点为771. 5°C，属于立方晶系，显微硬度为119HV，所以Mg2Sn相能够有效提高合金的室温和高温强度。Si可以和Mg形成Mg2Si相，该相为CaF2型面心立方晶体结构，具有高熔点(1087°C)、高硬度(HVa5460)、 高弹性模量(120GPa)、低密度(1.99g · cm_3)、低热膨胀系数(7. 5 X KT6IT1)和较好的耐磨性、优良的高温性能和热稳定性，通过晶界处形成细小弥散分布的稳定析出相Mg2Si来强化基体，够钉扎位错，延缓裂纹发生提高合金强度和延伸率。Mg2Si相在镁合金中的形态随着Si含量的不同，呈汉字状、枝晶状及初生块状，并且Mg2Si颗粒极易粗化，粗大的Mg2Si颗粒将极大地恶化材料的力学性，为了获得细小而弥散的Mg2Si颗粒强化相，常采用变质处理，快速凝固和喷射沉积，机械合金化、非晶晶化和固溶处理等。杜军公开的专利《不含Al的耐热镁合金及其制备方法》(申请号201010291252. 6，公开号CN101982553A，公开日2011. 03. 02)、《一种Mg-Sn-Si-La系耐热镁合金及其制备方法》(申请号201010291241. 8，公开号CN101948975A，公开日2011.01. 19)通过利用Ca和La元素对合金中汉字状Mg2Si相进行变质处理。但是，添加一些元素作为变质剂对于初生块状Mg2Si细化不明显，并且加入大量的Ca、La元素，会使合金产生热裂和提高成本，并且降低合金的耐蚀性，所以通过合金化及微合金变质处理受到限制。李新林公开的专利《Mg-Si-Sn系镁合金及变质其中汉字状共晶Mg2Si相的热处理工艺》(申请号200710144699. 9，公开号:CN101161840A，公开日2008. 04. 16)通过高温热处理手段对Mg2Si相进行细化，其热处理温度高达49(T550°C，难免会对镁合金产生过热或者过烧现象而造成晶粒粗大，并且对于体积较大的镁合金铸件该温度更不可取。另外，以上专利中合金中的Si都是以纯Si的形式加入，由于Si的熔点和密度与镁相差较大，在熔配合金时存在一定难度，所以采用一种新的加入方式会更有实用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Sn、Si复合强化的新型耐热镁合金，具有比现有技术制备的镁合金高的室温强度及更加优异的高温性能，同时制备方法简单，成本低廉。本专利技术的技术方案是，一种Sn、Si复合强化的新型耐热镁合金，按照质量百分比由以下成分组成Sn 3-6%, Si :0. 5-3. 5%，余量为Mg，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Sn、Si复合强化的新型耐热镁合金，其特征在于，按照质量百分比由以下成分组成：Sn：3？6%，Si：0.5？3.5%，余量为Mg，以上各组分质量百分比总和为100%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐春杰，屠涛，余玲，张忠明，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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