一種高強度快速腐蝕鎂合金及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種高強度快速腐蝕鎂合金及其制備方法,一種高強度快速腐蝕鎂合金的化學成分的重量百分含量為：2?7%?Al、1?2%?Zn、0.2％?0.6％Zr、0.1?0.3%?Si、0.1?0.5%?Mn、0.1?0.3%Ca，1?1.5%?Fe、0.05?5%Cu，余量為鎂和不可避免的雜質，Si和?Mn以中間合金形式加入。本發(fā)明專利技術具有比傳統(tǒng)商業(yè)鎂合金更優(yōu)異的強度、延伸率和硬度、抗蠕變性等力學性、以及可快速溶解的優(yōu)點。

High strength and fast corrosion magnesium alloy and preparation method thereof

The invention discloses a high strength corrosion of magnesium alloy and its preparation method, the weight percentage of chemical composition of a high strength rapid corrosion of magnesium alloy is: 2 7% Al, 1 2% Zn, 0.2% 0.6%Zr, 0.1 0.3% Si, 0.1 Mn, 0.1 0.5% 0.3%Ca, 1 Fe, 1.5% 0.05 5%Cu, magnesium and unavoidable impurities in balance, Si and Mn to join intermediate alloy. Compared with the traditional commercial magnesium alloy, the invention has the advantages of better strength, elongation and hardness, mechanical property of creep resistance, and quick dissolution.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種高強度快速腐蝕鎂合金及其制備方法
本專利技術涉及一種鎂合金及其制備方法，特別是一種高強度快速腐蝕鎂合金及其制備方法。
技術介紹
根據(jù)美國金屬協(xié)會（ASM）定義輕金屬材料為鋁、鎂、鈦三種金屬及其合金。而根據(jù)這三種輕金屬的材料特性來分析，可發(fā)現(xiàn)輕合金材料具有制震性強、機械加工性優(yōu)，且具回收性、輕量化/省能化、防EMI、耐蝕性佳、工程作業(yè)性佳、設計彈性化（一體型零件/快速制造、組裝、拆解回收；具多樣性之制程及表面處理應用技術）、高質感/時尚感等，而廣泛用于運輸工具、航天、國防、石化、能源、包裝、信息電子與營建業(yè)等；雖然目前鈦合金應用也逐漸普及，但是受成本、比重與熱傳導等材料的先天特性限制。鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點是：密度小（1.8g/cm3鎂合金左右），比重低（質輕，鎂合金比重僅1.8，已經(jīng)接近工程塑料1.2-1.7）且強度足（質硬），加上加工性優(yōu)、質感佳與熱傳導快（散熱佳優(yōu)于鋁、鈦），比強度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機物和堿的腐蝕性能好。鎂合金不僅已經(jīng)逐漸取代工程塑料，同時且替代原有鋁合金產(chǎn)品。然而，近年來鎂合金替代鋁合金等材料，在各行業(yè)中的應用發(fā)展比較緩慢，主要原因是目前鎂合金還存在著高溫強度低、抗蠕變性能差的缺點。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提供一種具有高強度、高耐熱性、高抗蠕變性的鎂合金及其制備方法。本專利技術通過以下技術方案實現(xiàn)：一種高強度快速腐蝕鎂合金的化學成分的重量百分含量為：2-7%Al、1-2%Zn、0.2％-0.6％Zr、0.1-0.3%Si、0.1-0.5%Mn、0.1-0.3%Ca、1-1.5%Fe、0.05-5%Cu，余量為鎂和不可避免的雜質，Si和Mn以中間合金形式加入。本專利技術的進一步改進在于：雜質元素為鎳、鋇，雜質的總量小于0.02%。本專利技術的進一步改進在于：制備步驟如下，（1）將預處理過的純鎂、Al、Zn、Zr、中間合金Si-Mn、Ca、以及Fe、Cu，先分別預熱至100-180℃，然后將純鎂、Al、Zn置于CO2和SF6混合氣體保護的熔爐中升溫至700-750℃使其熔化；（2）熔化后在700-750℃保溫25-45分鐘，再升溫至750-850℃，然后依次加入Zr、Si-Mn中間合金、Ca、Fe、Cu，在CO2和SF6的保護下并攪拌均勻，得到熔融物，繼續(xù)升溫至770-800℃保溫30-50分鐘；（3）將熔融物降溫至650-700℃，靜置10-20分鐘后進行澆鑄，澆鑄用鋼制模具預先加熱至150-300℃，該鑄錠自然冷卻至室溫，即制得本專利技術高強度快速腐蝕鎂合金。有益效果：1.Mn元素的加入，使鎂合金具有高的抗蠕變性能，使用溫度也有所提高。另外，Mn具有一定的固溶強化效果，降低原子的擴散能力，提高耐熱性的同時，也提高了鎂合金的使用時的耐蝕性。2.通過增加含Al量雖然能夠提高合金的鑄造性能，但也會減少非連續(xù)析出β相的數(shù)量。通過Si-Mn合金的加入，改善了析出相的特性(晶體結構、形態(tài)及熱穩(wěn)定性)，提高了鎂合金的耐熱性能和高溫下的拉伸性，以及鎂合金的力學性能，特別是對常溫強度的提高作用極大，同時也大大提高了鎂合金易溶性和快速降解特性、鑄造時合金流動性，并且在堿性壓裂液中易溶性或快速降解作用更為強烈，在酸性壓裂液中也是不可或缺合金元素，有著特殊的化學物理作用特點。3.Zr具有較高的抗拉和屈服強度，在鎂合金中起到了細化的作用，明顯提高了鎂合金的屈強比。4.Ca在鎂合金中起到了細化和抗蠕變的作用，與稀土相比，成本低。具體實施方式以下由特定的具體實施例說明本專利技術的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本專利技術的其他優(yōu)點及功效。實施例1，一種高強度快速腐蝕鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量：2%Al、1%Zn、0.2％Zr、0.1%Si、0.1%Mn、0.3%Ca、1%Fe、0.05%Cu，余量為鎂和不可避免的雜質。制備步驟如下，（1）將預處理過的純鎂、Al、Zn、Zr、中間合金Si-Mn、Ca、以及Fe、Cu，先分別預熱至100-180℃，然后將純鎂、Al、Zn置于CO2和SF6混合氣體保護的熔爐中升溫至700-750℃使其熔化；（2）熔化后在700-750℃保溫25-45分鐘，再升溫至750-850℃，然后依次加入Zr、Si-Mn中間合金、Ca、Fe、Cu，在CO2和SF6的保護下并攪拌均勻，得到熔融物，繼續(xù)升溫至770-800℃保溫30-50分鐘；（3）將熔融物降溫至650-700℃，靜置10-20分鐘后進行澆鑄，澆鑄用鋼制模具預先加熱至150-300℃，該鑄錠自然冷卻至室溫，即制得本專利技術高強度快速腐蝕鎂合金。制備的鎂合金抗拉強度為370MPa，延伸率20％。實施例2，一種高強度快速腐蝕鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量：7%Al、2%Zn、0.6％Zr、0.3%Si、0.5%Mn、0.3%Ca、1.5%Fe、5%Cu，，余量為鎂和不可避免的雜質。制備步驟如實施例1。制備的鎂合金抗拉強度為354MPa，延伸率19％。實施例3，一種高強度快速腐蝕鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量：2%Al、1%Zn、0.2％Zr、0.1%Si、0.5%Mn、0.1%Ca、1.2%Fe、1%Cu，，余量為鎂和不可避免的雜質。制備步驟如實施例1。制備的鎂合金抗拉強度為385MPa，延伸率21％。實施例4，一種高強度快速腐蝕鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量：7%Al、1%Zn、0.6％Zr、0.3%Si、0.1%Mn、0.3%Ca、1.3%Fe、2%Cu，，余量為鎂和不可避免的雜質。制備步驟如實施例1。制備的鎂合金抗拉強度為372MPa，延伸率18％。實施例5，一種高強度快速腐蝕鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量：5%Al、1.5%Zn、0.3％Zr、0.2%Si、0.3%Mn、0.2%Ca、1.2%Fe、4%Cu，，余量為鎂和不可避免的雜質。制備步驟如實施例1。制備的鎂合金抗拉強度為359MPa，延伸率16％。實施例6，一種高強度快速腐蝕鎂合金，該鎂合金基體的化學成分的重量百分含量：3%Al、2%Zn、0.4％Zr、0.15%Si、0.4%Mn、0.15%Ca、1%Fe、5%Cu，，余量為鎂和不可避免的雜質。制備步驟如實施例1。制備的鎂合金抗拉強度為370MPa，延伸率20％。表1為本專利技術上述各實施例制成的鎂合金的高溫腐蝕速率。表1從上述實施例的兩項性能參數(shù)值可以看出：本專利技術制備的高強度快速腐蝕鎂合金在100℃、3％KCl溶液中的腐蝕速率較快，可以避免鉆磨二次加工高能耗、高成本、不宜返排、環(huán)境污染、不能滿足高溫作業(yè)的技術難題，本專利技術具有輕質、耐壓、快速分解的性能，便于推廣。上述具體實施方式，僅為說明本專利技術的技術構思和結構特征，目的在于讓熟悉此項技術的相關人士能夠據(jù)以實施，但以上內(nèi)容并不限制本專利技術的保護范圍，凡是依據(jù)本專利技術的精神實質所作的任何等效變化或修飾，均應落入本專利技術的保護范圍之內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種高強度快速腐蝕鎂合金，其特征在于，該鎂合金的化學成分的重量百分含量為：2?7%?Al、1?2%?Zn、0.2％?0.6％Zr、0.1?0.3%?Si、0.1?0.5%?Mn、0.1?0.3%Ca、1?1.5%?Fe、0.05?5%Cu，余量為鎂和不可避免的雜質，Si和?Mn以中間合金形式加入。

【技術特征摘要】
1.一種高強度快速腐蝕鎂合金，其特征在于，該鎂合金的化學成分的重量百分含量為：2-7%Al、1-2%Zn、0.2％-0.6％Zr、0.1-0.3%Si、0.1-0.5%Mn、0.1-0.3%Ca、1-1.5%Fe、0.05-5%Cu，余量為鎂和不可避免的雜質，Si和Mn以中間合金形式加入。2.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度快速腐蝕鎂合金，其特征在于：雜質元素為鎳、鋇，雜質的總量小于0.02%。3.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度快速腐蝕鎂合金的制備方法，其特征在于：制備步驟如下，（1）將預處理過的純鎂、Al、Zn、Zr、中間合金Si-M...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：田哿，
申請(專利權)人：田哿，
類型：發(fā)明
國別省市：四川,51