具有超细凝固组织的准晶增强Mg-6Zn-3Y合金及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有超细凝固组织的准晶增强Mg-6Zn-3Y合金及其制备方法。其化学成分以质量百分数wt%计为：Mg87.0~93.0%、Zn3.0~10.0%、Y0.5~3.0%，通过常压下铸态Mg-Zn-Y合金材料，在GPa级超高压下控制凝固压力、温度及凝固冷却速率制备含有纳米级粒状准晶的具有超细凝固组织的Mg-6Zn-3Y合金；其铸态组织特征是在超细的α-Mg基体上均匀弥散分布着粒状准晶，其中α-Mg枝晶的二次枝晶间距为7-10um，粒状准晶直径为50-100nm，粒状准晶的体积约占该合金总体积的25~35%，本发明采用六面顶高压机，控制凝固工艺参数，即凝固压力为6GPa、凝固温度为1300℃、凝固速率为300K/S。本发明的超细晶的准晶增强Mg-6Zn-3Y合金具有较高的力学性能和较好的热稳定性。

主权项

一种具有超细凝固组织的准晶增强Mg‑6Zn‑3Y合金，其特征在于：其化学成分按质量百分数wt%计为：Mg ：87.0~93.0%、Zn ：3.0~10.0%、Y ：1.0~3.0%；所述的具有超细凝固组织的准晶增强Mg‑6Zn‑3Y合金的制备方法：（1）制备常压下铸态Mg‑Zn‑Y合金材料：取占原料总量质量百分数为91.0%的镁锭、6.0%的锌锭、3.0%的纯钇，放入烘箱中在200℃下进行预热烘烤；将坩埚电阻炉设定为加热温度为760~780℃，当坩埚温度升至350~400℃时，向坩埚中加入镁锭和锌锭，开始通入CO2/SF6混合气体作为保护气，继续升温，待坩埚中的镁锭和锌锭完全熔化后，加入纯钇，待纯钇完全熔化后搅拌2~5分钟，在760~780℃保温10~15分钟，除去溶液表面浮渣，将Mg‑Zn‑Y合金溶液浇注于金属模中，得到Mg‑6Zn‑3Y铸态合金材料，然后将铸态Mg‑6Zn‑3Y进行扩散退火；（2）在GPa级超高压下控制凝固压力、加热温度及凝固冷却速率制备含有纳米级粒状准晶的具有超细凝固组织的Mg‑6Zn‑3Y合金：将步骤（1）的Mg‑6Zn‑3Y铸态合金材料进行线切割，加工成Ф4х5mm的高压用试样，放入石墨组装套中，将石墨组装套放在CS‑1B型高压六面顶的腔体位置，设定凝固压力为6GPa，加热温度为1300℃；快速加热到预设的加热温度，使得样品完全熔化，并在该温度下保温保压15min，控制凝固冷却速率为300K/S，最终制得含有纳米级准晶的超细凝固组织的Mg‑6Zn‑3Y合金；（3）所制得的超细凝固组织的准晶增强Mg‑6Zn‑3Y合金：其铸态组织特征是由粒状准晶、α‑Mg基体和Mg‑Zn‑Y三元相组成，在铸态组织中，α‑Mg枝晶的二次枝晶间距为7‑10μm，粒状准晶相为具有二十面体结构的I‑Mg3Zn6Y相，其直径为50‑100μm，粒状准晶的体积占该合金总体积的25~35%。