[发明专利]一种增强增韧型镁锂合金的制备方法

摘要

本发明涉及一种增强增韧型镁锂合金的制备方法，是针对镁锂合金强度低、韧性差的情况，先制备铝硅钇中间合金，然后掺杂到镁锂合金中，经真空感应加热熔炼、氩气低吹保护、浇铸，制成镁锂合金锭，再经多道次加热辊轧成型，制成镁锂合金板，经低温回火，制成增强增韧型镁锂合金，制备的镁锂合金金相组织致密性好、晶粒细化，铝硅钇中间合金均匀分布于合金基体中，镁锂合金屈服强度达189MPa，抗拉强度达205MPa，可在多种技术领域得到应用，是先进的增强增韧型镁锂合金的制备方法。

主权项

一种增强增韧型镁锂合金的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、锂、铝、硅、钇、无水乙醇、氩气，其准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位制备方法如下：(1)精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：(2)制备铝硅钇共晶合金铝硅钇共晶合金的熔炼是在真空感应熔炼炉内进行的，是在抽真空、中频感应加热、氩气底吹过程中完成的；①制备开合式模具开合式模具用不锈钢材料制作，模具型腔为矩形体，型腔表面粗糙度Ra0.08‐0.16μm；②清理真空感应熔炼炉开启真空感应熔炼炉，用金属铲、金属刷清理不锈钢熔炼坩埚，用氩气清除炉内有害气体，使炉内清洁；③称取铝42g±0.001g、硅5.5g±0.001g、钇2.5g±0.001g，加入熔炼坩埚中，并密封真空感应熔炼炉；④开启真空泵，抽取炉腔内空气，使炉内压强达到6Pa；⑤开启中频感应加热器，加热熔炼坩埚及其内的铝块、硅块、钇块，加热温度1500℃±2℃；开启氩气底吹 管，氩气底吹 速度200cm3/min ,使炉内压强恒定在1个大气压，并由出气管阀调控；加热，氩气底吹 时间6min；熔炼后成铝硅钇共晶合金液，静置5min；铝硅钇在熔炼过程中将发生合金化反应，反应方程式如下：式中：AlSiY：铝硅钇共晶合金⑥浇铸关闭中频感应加热器，关闭氩气底吹 管；打开真空感应熔炼炉，将熔炼坩埚及其内的铝硅钇共晶合金液对准开合式模具进行浇铸，浇满为止；⑦冷却将开合式模具及其内的铸锭埋入细沙中，冷却至25℃；⑧开模打开开合式模具，取出铸锭，即铝硅钇共晶合金锭；⑨清理、切块将铝硅钇共晶合金锭置于钢质平板上，用砂纸清理铸锭表面；用机械切制铸锭，成铝硅钇共晶合金块；然后用无水乙醇进行清洗，清洗后晾干；(3)制备增强增韧型镁锂合金增强增韧型镁锂合金的熔炼是在真空感应熔炼炉中进行的，是在抽真空、中频感应加热、氩气底吹 过程中完成的；①清洗开合式模具型腔，使矩形体模具型腔洁净；②清理不锈钢熔炼坩埚，使坩埚内洁净；③称取镁30g±0.001g、锂4.4g±0.001g、铝硅钇共晶合金块6.6g±0.001g，加入不锈钢熔炼坩埚内，并密闭真空感应熔炼炉；④开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达6Pa；⑤开启中频感应加热器，加热不锈钢熔炼坩埚及其内的镁块、锂块、铝硅钇共晶合金块，加热温度700℃±2℃；开启氩气底吹 管，氩气底吹 速度200cm3/min，使炉内压强恒定在1个大气压，并由出气管阀调控；熔炼、氩气底吹 时间4min；在熔炼、氩气底吹 过程中将发生合金化反应，反应方程式如下：式中:MgLiAlSiY:增强增韧型镁锂合金⑥浇铸预热开合式不锈钢模具，预热温度100℃；关闭中频感应加热器，关闭氩气底吹 管；打开真空感应熔炼炉，将熔炼坩埚及其内的镁锂合金液对准不锈钢模具浇口，进行浇铸，浇满为止；⑦冷却将模具及其内的铸锭埋入细沙中，冷却至25℃；⑧开模打开不锈钢开合式模具，取出铸锭，即镁锂合金锭；⑨清理将镁锂合金锭置于钢质平板上，用砂纸清理铸锭周边及表面，然后用无水乙醇清洗，清洗后晾干；(4)辊轧成型镁锂合金锭的辊轧成型是在立式辊轧机上进行的，是在辊轧机上加热、上下轧辊相向施压过程中完成的；①将立式辊轧机的上、下轧辊分别加热至150℃，并保温；②将镁锂合金锭置于辊轧机的上轧辊和下轧辊之间，调整好辊轧距离；③开启上轧辊加热转动箱、下轧辊加热转动箱，上轧辊的转动方向为逆时针转动，下轧辊的转动方向为顺时针转动，镁锂合金锭由左向右轧制，轧制速度10mm/min；加热轧制进行6道次，轧制冶成镁锂合金板；(5)低温回火将轧制后的镁锂合金板置于回火炉中，进行低温回火，回火温度100℃，回火时间60min；在回火过程中进行氩气保护，氩气输入速度100cm3/min；(6)清理、打磨、清洗将回火后的镁锂合金板置于钢质平板上，用机械清理镁锂合金板周边及正反表面，然后用砂纸打磨，使周边及表面规整；然后用无水乙醇清洗镁锂合金板周边及表面，使其洁净；(7)检测、分析、表征对镁锂合金板的形貌、色泽、化学物理性能、力学性能进行检测、分析、表征；用扫描电子显微镜进行形貌分析；用X射线衍射进行物相分析；结论：镁锂合金板为银白色，金相组织致密性好，晶粒细化，锂及铝硅钇中间合金均匀分布于合金基体中，合金屈服强度达189MPa,抗拉强度达205MPa；(8)包装储存制备的镁锂合金板用软质材料包装，储存于干燥洁净环境，要防潮、防氧化、防酸碱盐类侵蚀，储存温度为20℃，相对湿度≦10％；所述的镁锂合金的熔炼是在真空感应熔炼炉内进行的，是在抽真空、中频感应加热、氩气底吹过程中完成的；真空感应熔炼炉为立式，真空感应熔炼炉(1)的底部为炉座(2)、顶部为炉盖(30)、内部为炉腔(3)；真空感应熔炼炉(1)的外部设有外水循环冷却管(27)、并由进水阀(28)、出水阀(29)连接外接水源；在炉座(2)的下部由左支架(45)、右支架(46)支撑；在炉腔(3)的内部设有工作台(6)，在工作台(6)上部为熔炼坩埚(7)，熔炼坩埚(7)外部设有中频感应加热器(8)，熔炼坩埚(7)内为镁锂合金液(9)，炉腔(3)内由氩气(10)充填；在真空感应熔炼炉(1)的右上部设有出气管(4)、出气阀(5)；在真空感应熔炼炉(1)的左部设有氩气瓶(15)，氩气瓶(15)上部设有氩气管(16)、氩气阀(17)；在左支架(45)内侧设有底吹泵(11)，底吹泵(11)左部连接氩气管(16)，右部连接底吹管(12)，底吹管(12)穿过炉座(2)、真空熔炼炉(1)、熔炼坩埚(7)，向熔炼坩埚(7)内输入氩气(10)；在右支架(46)内侧设有真空泵(13)，真空泵(13)连接真空管(14)，真空管(14)与炉腔(3)连通；在真空感应熔炼炉(1)的右部设有电控箱(18)，在电控箱(18)上设有第一显示屏(19)、第一指示灯(20)、第一电源开关(21)、第一加热温度控制器(22)、真空泵控制器(23)、底吹泵控制器(24)；电控箱(18)通过第一导线(25)与中频感应加热器(8)连接；电控箱(18)通过第二导线(26)与底吹泵(11)、真空泵(13)连接；所述的镁锂合金的辊轧机成型是在立式辊轧机上进行的，是在辊轧机上加热、上下轧辊相向施压过程中完成的；辊轧机为立式，在辊轧机(31)的上部为顶座(32)，并由左立柱(33)、右立柱(34)支撑；在顶座(32)的中间下部设有上轧辊加热转动箱(35)，上轧辊加热转动箱(35)连接上轧辊(37)；在辊轧机(31)中间上部设有下轧辊加热转动箱(36)，在下轧辊加热转动箱(36)连接下轧辊(38)；在辊轧机(31)上设有第二显示屏(39)、第二指示灯(40)、第二电源开关(41)、上轧辊加热转动控制器(42)、下轧辊加热转动控制器(43)；在上轧辊(37)、下轧辊(38)之间置放镁锂合金板(44)，上轧辊(37)转动方向为逆时针转动，下轧辊(38)转动方向为顺时针转动，镁锂合金板(44)由左向右轧制。