本發(fā)明屬于鎂合金材料，特別是涉及一種耐蝕鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鎂合金是目前最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料。因?yàn)榫邆涿芏鹊?、比?qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱和阻尼性能優(yōu)異、電磁屏蔽性能良好以及生物相容性等優(yōu)勢，鎂合金在汽車輕量化、電子產(chǎn)品輕量化、航空航天輕量化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，作為新一代可降解生物醫(yī)用材料，鎂合金在生物醫(yī)療領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用。但是由于鎂本身化學(xué)性質(zhì)活潑，具有結(jié)構(gòu)金屬中最低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-2.37v/she)，從熱力學(xué)角度來說其具有很高的易腐蝕傾向。從動(dòng)力學(xué)角度來說，由于鎂的腐蝕產(chǎn)物膜主要為mg(oh)2和mgo組成，由于其pbr(pilling-bedworthratio)小于1，具有疏松多孔的特性，并不能有效地阻擋腐蝕的擴(kuò)展。因此，鎂合金在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出較差的耐蝕性，腐蝕問題已經(jīng)成為目前限制鎂合金進(jìn)一步廣泛應(yīng)用的主要“瓶頸”。

2、為了提高鎂合金的耐蝕性能，國內(nèi)外研究集中在兩個(gè)方面，一是通過合金化提高鎂合金的本征耐蝕性，例如在az91種添加1％左右的ca、在am60種添加微量的稀土元素都可大幅提高耐蝕性能，目前已開發(fā)出一些鎂合金材料，并取得工業(yè)化應(yīng)用，但上述合金的強(qiáng)度普遍低于380mpa，限制了其應(yīng)用。二是通過表面改性或者表面處理來提高合金的耐腐蝕性，如化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層，微弧氧化，電鍍等，也取得一定的效果。但縱觀鎂合金的發(fā)展，表面防護(hù)是治標(biāo)，開發(fā)高強(qiáng)高耐蝕的鎂合金才是標(biāo)本兼治。如何通過合金化及相應(yīng)制備工藝技術(shù)改進(jìn)，得到強(qiáng)度高、塑性好、本征耐蝕性能優(yōu)良的鎂合金，對(duì)于擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍具有重要的意義，因此提出一種耐蝕鎂合金及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種耐蝕鎂合金及其制備方法，解決現(xiàn)有的鎂合金在實(shí)際應(yīng)用中耐蝕性較差的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明為一種耐蝕鎂合金，以質(zhì)量百分比為基準(zhǔn)計(jì)，所述耐蝕鎂合金的成分為：2.8％-4.8％gd，2.5％-3.5％y，0.3％-0.9％zn，0.5％-1.0％mn，0.3％-0.5％sc，余量為mg以及不可避免的雜質(zhì)；

4、所述不可避免的雜質(zhì)的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≤0.1wt％。

5、進(jìn)一步地，所述不可避免的雜質(zhì)包括fe元素、si元素和ni元素；

6、以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述耐蝕鎂合金中fe元素含量≤0.01wt％；

7、以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述耐蝕鎂合金中si元素含量≤0.02wt％；

8、以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述耐蝕鎂合金中ni元素含量≤0.0011wt％。

9、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

10、所述方法包括以下步驟：

11、s1、合金熔煉：將工業(yè)純鎂、純鋅，mg-gd合金、mg-y合金、mg-sc合金、mg-mn合金完全熔化后，對(duì)合金熔體依次進(jìn)行攪拌、氬氣精煉20-30min、靜置保溫60min-120min和除雜，待溫度降到680℃-700℃之間進(jìn)行澆鑄，得到鎂合金鑄錠；

12、s2、均勻化處理：將鎂合金鑄錠在500℃下保溫16h進(jìn)行均勻化處理；

13、s3、擠壓：將均勻化處理后的鑄錠進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度410℃-440℃，得到擠壓棒；

14、s4、冷拉或壓變形：將所得擠壓棒在室溫下進(jìn)行1.2％-2.8％的拉伸/壓縮變形；

15、s5、雙級(jí)人工時(shí)效：將所述的冷拉或壓變形后的鎂合金擠壓棒進(jìn)行雙級(jí)人工時(shí)效處理，一級(jí)人工時(shí)效溫度為160℃-170℃，保溫6h-10h，時(shí)效完成后隨爐升溫至210℃-220℃進(jìn)行二級(jí)人工時(shí)效，保溫15h-20h，空冷。

16、進(jìn)一步地，所述步驟s5中得到的鎂合金擠壓棒進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過熱處理的耐蝕鎂合金，所述熱處理包括對(duì)所述耐蝕鎂合金進(jìn)行時(shí)效處理和/或固溶處理。

17、進(jìn)一步地，所述熱處理工藝包括下述熱處理工藝中的任意一種：

18、熱處理工藝一：直接時(shí)效處理，時(shí)效溫度為150-250℃，時(shí)效時(shí)間為6-72小時(shí)；

19、熱處理工藝二：固溶處理，固溶溫度為400-445℃，固溶時(shí)間為2-24小時(shí)；

20、熱處理工藝三：使所述耐蝕鎂合金先經(jīng)歷所述熱處理工藝二，隨后再經(jīng)歷熱處理工藝一。

21、進(jìn)一步地，所述步驟s1中的澆鑄采用鋼制模具。

22、本發(fā)明具有以下有益效果：

23、1.本發(fā)明采用多元合金化，通過多種元素的協(xié)同作用，再輔以制造技術(shù)的改進(jìn)，形成特定的組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)，增塑與增蝕。

24、2.本發(fā)明中g(shù)d和y元素為主體元素，起固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化，提高合金強(qiáng)度，同時(shí)兼具溶體凈化作用，提高耐蝕性。

25、3.本發(fā)明中zn與gd和y形成針狀長周期有序相，協(xié)調(diào)合金塑性變形，提高合金塑性。

26、4.本發(fā)明中mn與fe反應(yīng)并沉降，大幅降低合金中fe含量，提高合金耐腐蝕性，同時(shí)作為品粒細(xì)化劑細(xì)化晶粒，提高合金強(qiáng)度。

27、5、本發(fā)明中sc起固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化作用，提高合金強(qiáng)度，同時(shí)形成致密的表面膜層，提高合金耐蝕性。

28、6.本發(fā)明中通過冷拉/壓變形，再結(jié)合雙級(jí)人工時(shí)效，在合金中形成井字形的針狀析出相，在該相與稀土析出相的交互作用下，大幅提高合金的強(qiáng)度。

29、7.本發(fā)明的鎂合金同時(shí)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、塑性和耐蝕性的合理匹配，壓力加工成形性能好，可以生產(chǎn)的產(chǎn)品類型多，應(yīng)用范圍廣。

30、8、本發(fā)明的耐蝕鎂合金的制備方法，原料來源廣，原料價(jià)格較為低廉，合金生產(chǎn)成本低，另外該鎂合金的制備工藝簡單，易于大批量生產(chǎn)。

31、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種耐蝕鎂合金，其特征在于：以質(zhì)量百分比為基準(zhǔn)計(jì)，所述耐蝕鎂合金的成分為：2.8％-4.8％gd，2.5％-3.5％y，0.3％-0.9％zn，0.5％-1.0％mn，0.3％-0.5％sc，余量為mg以及不可避免的雜質(zhì)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐蝕鎂合金及其制備方法，其特征在于，所述不可避免的雜質(zhì)包括fe元素、si元素和ni元素；

3.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的耐蝕鎂合金的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐蝕鎂合金及其制備方法，其特征在于，所述步驟s5中得到的鎂合金擠壓棒進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過熱處理的耐蝕鎂合金，所述熱處理包括對(duì)所述耐蝕鎂合金進(jìn)行時(shí)效處理和/或固溶處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐蝕鎂合金的制備方法，其特征在于，所述熱處理工藝包括下述熱處理工藝中的任意一種：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐蝕鎂合金的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中的澆鑄采用鋼制模具。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種耐蝕鎂合金及其制備方法，涉及鎂合金材料技術(shù)領(lǐng)域。該鎂合金的原料組分及質(zhì)量百分含量為：2.8％?4.8％Gd，2.5％?3.5％Y，0.3％?0.9％Zn，0.5％?1.0％Mn，0.3％?0.5％Sc，余量為Mg以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明采用如下工藝制備：熔煉、均勻化、擠壓、冷拉/壓變形、雙級(jí)人工時(shí)效。采用多元合金化，通過多種元素的協(xié)同作用，再輔以制造技術(shù)的改進(jìn)，形成特定的組織結(jié)構(gòu)，得到的鎂合金具有高強(qiáng)，高塑和高耐蝕等多重優(yōu)點(diǎn)，而且制備工藝簡單，易于操作，可以生產(chǎn)的產(chǎn)品類型多，應(yīng)用范圍廣，本發(fā)明中Mn與Fe反應(yīng)并沉降，大幅降低合金中Fe含量，提高合金耐腐蝕性；本發(fā)明的耐蝕鎂合金的制備方法，原料來源廣，原料價(jià)格較為低廉，合金生產(chǎn)成本低，另外該鎂合金的制備工藝簡單，易于大批量生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王勝青,劉明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：巢湖云海鎂業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21