一種鎂鋁合金及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種高強高塑儀侶合金及其制備方法的制備方法，尤其是一種碳化娃 增強的高性能儀侶合金及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 儀侶合金是一種密度非常小的的金屬材料，目前已經在手持電子設備、汽車、航空 航天等領域中應用。作為工程材料，人們通常期望高強度的材料，但是，由于儀侶合金的原 子結構特點，其塑性差，傳統的加工手段不能得到高強度的儀侶合金。
[0003] 中國專利104674080A公開了 一種儀侶合金及其制備方法，該合金材料包括Ag為 0.4wt%-〇 .8wt%、Co為0.6wt%-l. Iwt%、Sn為 1.. 8wt%、In為0.5wt%-l. 2wt%、 1]1為0.6￥1%-1.1￥1%、？(1為0.2￥1%-0.6￥1%、]\%為12￥1%-24￥1%、余量為41;制備方法步 驟如下：（1)按重量取各金屬材料；（2)投至高溫烙煉爐內烙煉，將烙煉后的金屬液誘鑄得到 儀侶合金錠;（3)將步驟(2)的儀侶合金錠進行退火，退火后冷卻，制備得到儀侶合金材料。
[0004] 中國專利104213008A公開了一種新型高強度儀合金及其制備方法。其組成重量百 分比為:鶴鐵合金為5%~35%，儀侶合金為65%~95%。鶴鐵合金的加入，改善了儀侶合金的固溶 和時效行為，改善其組織和性能。其抗拉強度和屈服強度分別為(486~378)MPa和(400~320) MPa,相比儀侶合金的320MPa和269M化，分別提高了 52%~18%和48%~18%。拉伸強度在400MPa W下。
[000引中國專利103589920A公開了 一種儀侶合金及其制備方法。該合金的成分W及重量 百分為：筑1.2~2.5%、姉0.3%~0.8%，儘1.5%~2%、鋼2.5 %~5%，鶴0.12~1.2%，儀25%~ 35%，添加侶至100%。與現有技術相比，該發明所具有的有益效果為:本發明綜上所述，通過 加入的筑、姉，儘、鋼，鶴，使得該儀侶合金具有低成本高耐用性的優點。
[0006] 中國專利102080174A公開了一種高儀侶合金板材的生產方法。該發明解決了現有 的高儀侶合金板材的制造方法的板材中晶粒粗大、材料的抗拉強度低、力學性能波動大、成 品率低的問題。本方法:該儀侶合金板材中元素的質量百分比為Mg: 8.3%~9.6%、Mn:0.4%~ 0.8〇/〇、11:0.05〇/〇~0.15〇/〇、51:<0.3〇/〇、尸6:<0.3〇/〇、加：<0.05〇/〇、化：<0.10〇/〇、211:<0.20〇/〇、余 量為A1，該合金經烙煉、鑄造、二次熱社、中間退火、冷社、成品退火、矯直、銀切后得到高儀 侶合金板材。成品率48%~55%，強度390M化~400MPa，可用于航天運載火箭結構件及軍用導 彈彈頭。
[0007] W上發明都致力于提高儀侶合金的性能特別是強度性能，不過，運些發明的合金 的抗拉強度都在400MPaW下，其強度與目前長用的工程材料還存在著較大的差距。
[000引
【發明內容】
： 發明目的:為了拓展儀侶合金的應用領域，發揮其低密度的有點，本發明提供了一種高 強度儀侶合金及其制備方法。
[0009]本發明的技術方案如下： 采用納米顆粒增強的方法，在烙煉的過程中向儀侶合金中滲入SiC納米顆粒，分散均 勻，緩慢冷卻并抽真空讓納米顆粒進一步提高濃度，然后在高壓下采用扭曲變形的方式，再 采用異步社制，進一步細化晶粒，提高合金的強度。根據本發明，可W制備一種納米顆粒增 強的高強儀侶合金。其顯微組織中的平均晶粒直徑在80納米W下，納米顆粒的直徑在200納 米W下，儀侶合金的抗拉強度在400MPa W上，延伸率40% W上。
[0010] 具體制備方法包括W下步驟： (1) 準備原料:準備99.9%W上的高純儀與高純侶，W及平均粒徑為200納米W下的納米 SiC； (2) 烙煉合金:將高純儀與侶按照一定的原子比例配料，在保護氣氛中烙煉，烙煉過程 中加入納米SiC，保持溫度在700 ° C，采用超聲的方法進行分散； (3) 對合金錠進行緩慢冷卻，在冷卻的過程中保持抽真空狀態，真空度低于5torr; (4) 冷卻后，將合金錠加工成圓盤狀； 巧)將步驟（4)處理的粗晶合金圓盤放入上、下兩個壓化中的凹槽形成的空間內，對 合金施加高壓，并旋轉壓化W扭轉合金圓盤，使之發生扭曲形變； (6) 啟動多功能社機系統，設定上下社漉的速比，速比為1.1-1.5;設定每次社制形變 量為1-8%;設定低速漉的速度為0.5-2米/秒； (7) 啟動主傳動電機，開始社制過程； (8) 待一次社制過后，重復(2)(3)過程15次W上； (9) 進行重結晶退火熱處理。
[0011] 其中，步驟（1)中的保護氣體為C〇2與Sro的混合氣體，步驟(3)中，7令卻速度小于每 秒0.化;步驟(5)中合金承受的壓力為1.5-5G化;步驟(8)中的社制溫度為室溫:步驟(9)中 的重結晶溫度為儀的烙點的1 /3~1 /4，時間3-20分鐘。
[0012] 作為優選，C〇2與sro的體積比的范圍是50:1~100:1。
[0013] 作為優選，高純儀與侶的原子比例為3a~l:1.5。
[0014] 作為優選，步驟(2)中所加入的SiC顆粒占合金的質量分數為1.5~5%。
[0015] 作為優選，所采用的碳化娃的顆粒度平均為60-120納米。
[0016] 作為優選，步驟(5)中的旋轉速度每分鐘2~5轉，旋轉3-20圈。
[0017] 有益的效果： 本發明采用高強度的納米碳化娃的顆粒作為增強顆粒，不僅可W起到細化晶粒的作 用，而且可W作為位錯運動的障礙，阻止金屬的位錯移動，從而強化金屬；同時，細化晶粒能 夠起到改善合金塑性的作用。
[0018] 本發明采用高溫金屬液體狀態下進行超聲分散，運種方式相對于在固態分散更容 易將納米顆粒分散在基體金屬之中，有效解決了納米顆粒在金屬中很難分散均勻的問題。 在液態金屬狀態下使用超聲分散，可W將納米顆粒分散均勻，W解決傳統混合、攬拌等技術 中納米顆粒分散不好的缺陷。烙煉后采用緩慢冷卻，同時保持一定的真空度，可W將儀、侶 的金屬蒸汽不斷地被抽出，運樣降低了合金中儀、侶的含量，從而提高合金中納米顆粒的體 積分數，進一步增強納米顆粒強化的效果。
[0019] 在施加高壓扭曲形變的過程中，由于劇烈的塑性變形，合金基體中較大的晶粒被 分解成更細小的納米晶粒。此外，本發明采用異步社制對材料進行進一步加工，運種社制方 法可W進一步細化晶粒，并且在金屬中產生大小不均勻的晶粒，可W在組織內部形成粗細 晶粒分布，運種材料結構可w達到極大的背加工硬化，運中額外的強化是在均勻晶粒的材 料或常規加工的材料中不存在的。本發明采用微加工，多道次，適于得到目標組織。最終合 金的平均晶粒直徑一般在80納米W下，根據霍爾-配奇關系，晶粒變得細小，可W使得合金 的強度更高，同時，也可W改善合金的塑性。通過本發明制備的儀侶合金，其抗拉強度可W 高達400MPaW上，同時具備優良的塑性，延伸率高達40%W上，可W應用于汽車、航天航空等 領域。
[0020]
【具體實施方式】 下面通過實施例詳細描述本發明的制備方法，但不構成對本發明的限制。
[0021] 實施例1 (1) 準備原料:準備99.9%W上的高純儀與高純侶，W及平均粒徑為110的納米SiC; (2) 烙煉合金：將高純儀與侶按照3 :1的原子比例配料，在C〇2與SF6的混合氣體中烙 煉，其中C〇2與SF6體積比是100:1;烙煉過程中加入占合金質量分數3.2%的納米SiC，保持溫 度在700 °C，采用超聲的方法進行分散； (3) 對合金錠進行緩慢冷卻，冷卻速度每秒0.3k;在冷卻的過程中保持抽真空狀態，真 空度3torr; (4) 冷卻后，將合金錠加工成圓盤狀； 巧)將步驟（4)處理的粗晶合金圓盤放入上、下兩個壓化中的凹槽形成的空間內，對 合金施加5G化高壓，并W每分鐘5轉的速度旋轉壓化W扭轉合金圓盤，使之發生扭曲形變， 一共旋轉8圈； (6) 啟動多功能社機系統，設定上下社漉的速比，速比為1.1;設定