专利名称：一种含Gd的铸造镁合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种含Gd铸造Mg-ai-Y-&合金的制备方法及其热处理工艺，属于材料制造领域。
背景技术：
镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料，由于其具有比强度和比刚度高、阻尼性好、易于切削加工，电磁屏蔽能力强、易回收、对环境友好等优点，目前已逐渐成为最有竞争力的金属结构材料之一，在通讯电子、汽车、航空航天等诸多领域得到了广泛应用。Mg-Zn-Y-Zr合金是近年来新发展起来的一种新型高强度镁合金，其主要强化机制是通过合金在凝固过程中形成二十面体准晶相Mg3Si6Y1来达到强化目的。稀土元素Y是形成准晶I相必不可少的合金元素，此外，稀土元素Y还可显著提高合金的燃点及增强熔炼过程中合金液的流动性，但由于Y在Mg中的最大固溶度仅为3. 4wt. %，其强化作用非常有限。稀土元素Gd与Mg具有相同的密排六方晶体结构，且Gd在镁合金中的最大固溶度可达14. 12wt. %,故Gd是Mg合金中非常有效的固溶强化元素，且添加适量稀土元素Gd可显著细化晶粒。目前，对Mg-Zn-Y-Gd合金的研究和应用主要集中在稀土元素Y、Gd总含量大于IOwt. %的范围内，但是随着稀土价格的迅猛上涨，使Mg-Si-Y-Gd合金的成本迅速提高，严重限制了该合金系的应用。
发明内容
为克服现有技术中存在的成本高的不足，本发明提出了一种含Gd的铸造镁合金及其制备方法。本发明提出的含Gd的铸造镁合金由纯ai、Mg_25wt. % Y中间合金、Mg_30wt. % Zr中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg组成，并且ZruYJr和Gd的重量百分比分别为 6wt. %、lwt. %,0. 6wt. %、0· 5 1. Owt. %，余量为 Mg。本发明还提出了一种制备所述含Gd的铸造镁合金的方法，包括以下步骤步骤1 开炉预热；将块状纯ai、Mg_25wt. % Y中间合金、Mg_30wt. % ^ 中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg按重量百分比称量；将称量好的纯Zn、Mg-25wt. % Y中间合金、Mg-30wt. % Zr中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg预热至250°C 300°C，并保温0. 5 1.证；将成形用的模具预热至300°C ；将坩埚预热至350°C后取出，在坩埚内壁刷镁合金熔炼坩埚涂料；所述的镁合金熔炼坩埚涂料是用20wt. %白垩粉、#t. %水玻璃和余量为水混合而成；将涂刷有涂料的坩埚放入熔炼炉中加温至700°C 740°C。步骤2 制备Mg-Si-Y-Gd合金金属液；待坩埚温度升至740°C时加入经过预热的纯Mg，并开始通入C02+0. 5vol% SF6混合保护气；当Mg锭完全熔化且熔炼炉的温度回升至750°C时，依次连续加入经过预热的纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg_25wt. % Gd中间合金，并熔化纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金；在加入过程中对依次加入了纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金的合金液进行搅拌，得到Mg-Si-Y-Gd合金金属液；对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液继续升温，当金属液温度稳定在750°C时再次对其进行搅拌，使合金成分均勻；在熔炼合金的过程中，C02+0. 5vol% SF6混合保护气的压力为5MPa。步骤3 制备Mg-Si-Y-GcUr合金金属液；对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液升温至760 V 800°C，在所述Mg-Zn-Y-Gd合金金属液中加入Mg-30wt. % ^ 中间合金，搅拌3min使ττ充分溶解，得到Mg-Si-Y-GcHr合金金属液。步骤4 精炼；所述的精炼包括一次精炼或二次精炼，具体精炼过程是一次精炼对得到Mgjn-Y-GcUr合金金属液降温至740 V 760 V ；在Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液中加入该MgIn-Y-GcUr合金金属液总重量0. 5wt. %的C2Cl6精炼剂并搅拌；精炼时间为:3min ；精炼后刮渣处理；静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗^iin ；吹洗用Ar气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理，得到精炼后的Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液；二次精炼对得到Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液降温至750°C ；在Mg-Zn-Y_Gd-&合金金属液中加入该Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液总重量0. 5wt. %的C2Cl6精炼剂并搅拌；精炼时间为:3min ；精炼后刮渣处理；将添加有精炼剂的Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗^iin ；吹洗用Ar气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理；对经过一次精炼的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液静置15min，并保温在750°C，在Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液中再次加入C2Cl6精炼剂并搅拌，所述C2Cl6精炼剂的加入量与一次精炼时C2Cl6精炼剂的加入量相同；精炼时间为:3min ；精炼后刮渣处理；将添加有精炼剂的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗^iin ；吹洗用Ar气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理；得到精炼后的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液。步骤5 静置精炼后的Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液；对熔炼炉加热，使精炼后的Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液升温至780°C 800°C并保温静置5min 30min ；静置后使精炼后的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液降温至700°C 740°C，进行刮渣。步骤6 浇注；将预热后的模具组合；将温度为720°C的金属液浇入金属模具中并静置5min 30min后开模，得到成形的合金铸锭；步骤7 :T6-热处理；所述的热处理采用Τ6-热处理；所述Τ6-热处理的具体过程是I将一个铸锭加工成拉伸棒，将拉伸棒放置在铁坩埚内；铁坩埚内以石墨粉进行填充并放入干燥炉中进行干燥，干燥温度为250°C 350°C，干燥时间3h，升温至400°C 450°C进行固溶处理，固溶时间为12h 36h ；II固溶处理结束后取出试棒并空冷，恢复常温后放回热处理炉，升温至250°C 300°C进行时效处理，时效时间IOh 36h ；时效处理结束后取出，放入25V 80°C的水内进行淬火。本发明提出一种通过添加微量稀土元素Gd固溶强化、优化熔炼工艺、在C02+0. 5vol% SF6混合气体保护金属液的普通铸造条件下制备出力学性能优异的高强度Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金的方法，同时通过对铸锭的热处理进行研究选出一种最佳热处理工艺，使Mg-Zn-Y-Gd-^ 的综合机械性能达到最佳。当稀土元素Gd含量控制在0. 5wt. %时，铸态合金的抗拉强度达到276MPa，延伸率为8. 4%，稀土元素Gd含量为0. 7wt. %时，铸态合金的抗拉强度达到^OMPa，延伸率为8. 8 %，稀土元素Gd含量为1. Owt. %时，铸态合金的抗拉强度达到^5MPa，延伸率为7. 9%，对Mg-6ai-Y-0. 5Gd_0. 6Zr进行T6-热处理，该合金抗拉强度达到305MPa，延伸率为11. 3% ；对Mg-6ai-Y_0. 7Gd_0. 6Zr进行T6-热处理，该合金抗拉强度达到^8MPa，延伸率为10. 5% ；对Mg-6ai-Y_l. OGd-O. 6Zr进行T6-热处理，该合金抗拉强度达到^5MPa，延伸率为8. 7%。Mg-Zn-Y-Gd-Zr 合金的凝固组织为 α -Mg+ff (Mg3Zn3Y2)相 +1 相(Mg3Zn6Y1)共晶组织及少量的Mg-Gd相，稀土元素Gd在合金中起到的是替代具有相同晶格结构的基体Mg通过固溶强化形成点阵畸变增加位错密度达到强化合金的力学性能。在凝固过程中，冷却速度较快，合金是在非平衡条件下发生凝固，高熔点元素Y，Gd，Zr在基体α -Mg中不能充分溶解而被排出，几乎不固溶在基体内部，主要集中在晶界。随着温度的降低和稀土元素Y，Gd 的大量析出，Mg，Zn, Y的重量百分比逐渐接近于W相配比，剩下的熔体达到共晶成分点后， 立即以共晶组织的形式凝固，从而使金属液中开始析出共晶组织α-Mg和W相。在W相形成的后期，部分液相会和W相发生包晶反应生成准晶I相及少量的Mg-Gd相。准晶I相由于高强度和不易发生滑移的特性，使其镁合金达到有效的增强，从而使制备的合金具有较高的综合力学性能。选用C2Cl6作为精炼剂，含量为合金总量的0.5wt. %。合金熔炼过程选用 C02+0. 5vol % SF6混合气体作为气体保护剂，能够有效防止合金在熔炼过程中氧化。本发明是在Mg-ai-Y-&合金基础上，添加微量稀土元素Gd，通过固溶强化作用提高合金的机械性能，同时还有效缩减了成本。
具体实施例方式实施例一本实施例是一种Mg-6ai-lY_0. 5Gd_0. 6Zr合金的铸造镁合金及其制备方法。所述的含Gd的铸造镁合金由纯Zn、Mg_25wt. % Y中间合金、Mg_30wt. % Zr中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg组成，并且ZruYJr和Gd的重量百分比分别为 6wt. %、lwt. %,0. 6wt. %,0. 5wt. %，余量为 Mg。本实施例所述的含Gd的铸造镁合金的制备方法包括以下步骤步骤1 开炉预热。将块状的纯&i、Mg-25wt. % Y中间合金、Mg_30wt. % ^ 中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg按重量百分比称量；将称量好的纯ai、Mg-25wt. % Y中间合金、Mg-30wt. % Zr中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg置于井式电阻炉里预热，预热温度为300°C，并保温1. 5h ；对成形用的模具进行预热，预热温度为300°C ； 所述的成形模具用45#钢制成；将坩埚放入熔炼炉内预热至350°C后取出，在坩埚内壁刷镁合金熔炼坩埚涂料；所述的镁合金熔炼通用的坩埚涂料采用20wt. %白垩粉、#t. %水玻璃和余量为水混合的涂料；将涂刷有涂料的坩埚放入熔炼炉中加温至740°C。步骤2 制备Mg-Si-Y-Gd合金金属液。待坩埚温度升至740 V时加入经过预热的纯Mg，并开始通入C02+0. 5vol% SF6混合保护气；当Mg锭完全熔化且熔炼炉的温度回升至 750°C时，依次连续加入经过预热的纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg_25wt. % Gd合金， 并熔化纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金；在加入过程中对依次加入了纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金的合金液进行搅拌，使所述的合金液成分均勻，得到Mg-Si-Y-Gd合金金属液；对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液继续升温，当金属液温度稳定在750°c时再次对其进行搅拌，使合金成分均勻；在熔炼合金的过程中，C02+0. 5vol% SF6混合保护气的压力为5MPa。步骤3 制备Mg-Si-Y-GcUr合金金属液。对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液升温至780°C，在所述Mg-Si-Y-Gd合金金属液中加入Mg-30wt. % ^ 中间合金，搅拌!Min使rLr 充分溶解，得到Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液。步骤4 精炼。所述的精炼为一次精炼，具体精炼过程是对得到Mg-ai-Y-Gd-a 合金金属液降温至750°c ；在Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液中加入该Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液总量0. 5wt. %的C2Cl6精炼剂并搅拌；利用C2Cl6精炼剂对Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液进行精炼，精炼时间为3min，精炼后刮渣处理；静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗細化； 吹洗用Ar气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理，得到精炼后的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液。步骤5 静置精炼后的Mg-Zn-Y-Gd-^合金金属液。对熔炼炉加热，使精炼后的Mgjn-Y-GcUr合金金属液升温至780°C并保温静置15min ；静置后使精炼后的 Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液降温至720°C，进行刮渣。步骤6 浇注。将预热后的模具组合；将温度为720°C的金属液浇入金属模具中并静置IOmin后开模，得到成形的合金铸锭。步骤7 :T6-热处理。所述的热处理采用Τ6-热处理，所述Τ6-热处理的具体过程是I将一个铸锭加工成拉伸棒，将拉伸棒放置在铁坩埚内；铁坩埚内以石墨粉进行填充并放入干燥炉中进行干燥，干燥温度为300°C，干燥时间3h，升温至450°C条件下进行固溶处理，固溶时间控制在Mh。II固溶处理结束后取出试棒并空冷，恢复常温后放回热处理炉，升温至250°C进行时效处理，时效时间16h ；时效处理结束后取出，放入80°C的水内进行淬火。对得到的合金铸棒进行力学性能分析，结果表明该合金抗拉强度为276MPa，延伸率为8. 4%。对经过T6-热处理的合金铸棒进行力学性能分析，结果表明经过T6-热处理， 该合金抗拉强度达到305MPa，延伸率为11. 3%。实施例二本实施例是一种Mg-6ai-lY_0. 7Gd_0. 6Zr合金的铸造镁合金及其制备方法。所述的含Gd的铸造镁合金由纯Zn、Mg_25wt. % Y中间合金、Mg_30wt. % Zr中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg组成，并且ZruYJr和Gd的重量百分比分别为 6wt. %Uwt. %,0. 6wt. %,0. 7wt. %，余量为 Mg。本实施例所述的含Gd的铸造镁合金的制备方法包括以下步骤步骤1 开炉预热。将块状的纯&i、Mg-25wt. % Y中间合金、Mg_30wt. % ^ 中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg按重量百分比称量；将称量好的纯ai、Mg-25wt. % Y中间合金、Mg-30wt. % ^ 中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg置于井式电阻炉里预热，预热温度为250°C，并保温1. Oh ；同时对成形用的模具进行预热，预热温度为300°C，所述的成形模具用45#钢制成；将坩埚放入熔炼炉内预热至350°C后取出，在坩埚内壁刷镁合金熔炼坩埚涂料；所述的镁合金熔炼通用的坩埚涂料采用20wt. %白垩粉、4wt. %水玻璃和余量为水混合的涂料；将涂刷有涂料的坩埚放入熔炼炉中加温至720°C。步骤2 制备Mg-Si-Y-Gd合金金属液。待坩埚温度升至740 V时加入经过预热的纯Mg，并开始通入C02+0. 5vol% SF6混合保护气；当Mg锭完全熔化且熔炼炉的温度回升至 750°C时，依次连续加入经过预热的纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg_25wt. % Gd中间合金，并熔化纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金；在加入过程中对依次加入了纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd合金的合金液进行搅拌，使所述的合金液成分均勻，得到Mg-Si-Y-Gd合金金属液；对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液继续升温，当金属液温度稳定在750°C时再次对其进行搅拌，使合金成分均勻；在熔炼合金的过程中，C02+0. 5vol% SF6混合保护气的压力为5MPa。步骤3 制备Mg-Si-Y-GcUr合金金属液。对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液升温至760°C;在所述Mg-Zn-Y-Gd合金金属液中加入Mg-30wt. % Zr中间合金；搅拌!Min使& 充分溶解，得到Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液。步骤4 精炼；所述的精炼为二次精炼，具体精炼过程是对得到Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液降温至750°C ；在Mg-Si-Y-GcUr合金金属液中加入0. 5wt. %的C2Cl6精炼剂并搅拌；精炼时间为:3min ；精炼后刮渣处理；将添加有精炼剂的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗^iin ；吹洗用Ar 气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理；对经过一次精炼的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液静置15min，并保温在750°C，在Mg-Zn-Y-GcUr合金金属液中再次加入C2Cl6精炼剂并搅拌，所述C2Cl6精炼剂的加入量与一次精炼时C2Cl6精炼剂的加入量相同；精炼时间为:3min ； 精炼后刮渣处理；将添加有精炼剂的Mg-Si-Y-Gd-^ 合金金属液静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗^iin ；吹洗用Ar气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理；得到精炼后的Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液；步骤5 静置精炼后的Mg-Zn-Y-Gd-^合金金属液。对熔炼炉加热，使精炼后的Mgjn-Y-GcUr合金金属液升温至780°C并保温静置5min ；静置后使精炼后的 Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液降温至700°C，进行刮渣。步骤6 浇注。将预热后的模具组合；将温度为700°C的金属液浇入金属模具中并静置5min后开模，得到成形的合金铸锭。步骤7 :T6-热处理。所述的热处理采用Τ6-热处理，所述Τ6-热处理的具体过程是I将一个铸锭加工成拉伸棒，将拉伸棒放置在铁坩埚内；铁坩埚内以石墨粉进行填充并放入干燥炉中进行干燥；干燥温度为250°C，干燥时间3h，升温至400°C条件下进行固溶处理，固溶时间控制在12h。II固溶处理结束后取出试棒并空冷，恢复常温后放回热处理炉，升温至200°C进行时效处理，时效时间IOh ；时效处理结束后取出，放入25°C的水内进行淬火。对该成分的合金铸态试样进行力学性能分析，结果表明该合金抗拉强度为 280MPa,延伸率为8. 8%。对经过T6-热处理的合金铸棒进行力学性能分析，结果表明经过 T6-热处理，该合金抗拉强度达到^8MPa，延伸率为10. 5%。实施例三本实施例是一种Mg-6ai-lY_l. OGd-O. 6Zr合金的铸造镁合金及其制备方法。
所述的含Gd的铸造镁合金包括Zn、Y、Zr、Gd和Mg，并且Zn、Y、Zr和Gd的重量百分比分别为 6wt. %Uwt. %,0. 6wt. %U. Owt. %，余量为 Mg。所述的含Gd的铸造镁合金由纯Zn、Mg_25wt. % Y中间合金、Mg_30wt. % Zr中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg组成，并且ZruYJr和Gd的重量百分比分别为 6wt. %Uwt. %,0. 6wt. %Λ. Owt. %，余量为 Mg。本实施例所述的含Gd的铸造镁合金的制备方法包括以下步骤步骤1 开炉预热。将块状的纯&i、Mg-25wt. % Y中间合金、Mg_30wt. % ^ 中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg按重量百分比称量；将称量好的纯ai、Mg-25wt. % Y中间合金、Mg-30wt. % Zr中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg置于井式电阻炉里预热，预热温度为275°C，并保温0. 5h ；对成形用的模具进行预热，预热温度为300°C， 所述的成形模具用45#钢制成；将坩埚放入熔炼炉内预热至350°C后取出，在坩埚内壁刷镁合金熔炼坩埚涂料；所述的镁合金熔炼通用的坩埚涂料采用20wt. %白垩粉、#t. %水玻璃和余量为水混合的涂料；将涂刷有涂料的坩埚放入熔炼炉中加温至700°C。步骤2 制备Mg-Si-Y-Gd合金金属液。待坩埚温度升至740 V时加入经过预热的纯Mg，并开始通入C02+0. 5vol% SF6混合保护气；当Mg锭完全熔化且熔炼炉的温度回升至 750°C时，依次连续加入经过预热的纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg_25wt. % Gd中间合金，并熔化纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金；在加入过程中对依次加入了纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金的合金液进行搅拌， 使所述的合金液成分均勻，得到Mg-Si-Y-Gd合金金属液；对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液继续升温，当金属液温度稳定在750°C时再次对其进行搅拌，使合金成分均勻；在熔炼合金的过程中，C02+0. 5vol% SF6混合保护气的压力为5MPa。步骤3 制备Mg-Si-Y-GcUr合金金属液。对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液升温至800°C ；在所述Mg-Zn-Y-Gd合金金属液中加入Mg_30wt. % Zr中间合金，搅拌!Bmin使rLr 充分溶解，得到Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液。步骤4 精炼。所述的精炼为一次精炼，具体精炼过程是对得到Mg-ai-Y-Gd-a 合金金属液降温至760°c ；在Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液中加入该Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液总量0. 5wt. %的C2Cl6精炼剂并搅拌；利用C2Cl6精炼剂对Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液进行精炼，精炼时间为:3min ；精炼后刮渣处理；静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗細化； 吹洗用Ar气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理，得到精炼后的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液。步骤5 静置精炼后的Mg-Zn-Y-Gd-^合金金属液。对熔炼炉加热，使精炼后的Mgjn-Y-GcUr合金金属液升温至780°C并保温静置30min ；静置后使精炼后的 Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液降温至740°C，进行刮渣。步骤6 浇注。将预热后的模具组合；将温度为740°C的金属液浇入金属模具中并静置30min后开模，得到成形的合金铸锭。步骤7 :T6-热处理。所述的热处理采用Τ6-热处理，所述Τ6-热处理的具体过程是I将一个铸锭加工成拉伸棒，将拉伸棒放置在铁坩埚内；铁坩埚内以石墨粉进行填充并放入干燥炉中进行干燥，干燥温度为350°C，干燥时间3h，升温至500°C条件下进行固溶处理，固溶时间控制在36h。II固溶处理结束后取出试棒并空冷，恢复常温后放回热处理炉，升温至300°C进行时效处理，时效时间36h ；时效处理结束后取出，放入50°C的水内淬火。对该成分的合金铸态试样进行力学性能分析，结果表明该合金抗拉强度为 265MPa,延伸率为7. 9%。对经过T6-热处理的合金铸棒进行力学性能分析，结果表明经过 T6-热处理，该合金抗拉强度为^5MPa，延伸率为8. 7%。
权利要求
1.一种含Gd的铸造镁合金，其特征在于，所述的含Gd的铸造镁合金由纯Si、 Mg-25wt. % Y中间合金、Mg-30wt. % Zr中间合金、Mg_25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg组成,并且Zn、Y、Zr和Gd的重量百分比分别为6wt. %Uwt. %,0. 6wt. %、0. 5 1. Owt. %, 余量为Mg。
2.一种制备权利要求1所述含Gd的铸造镁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1 开炉预热；将块状纯Zn、Mg-25wt. % Y中间合金、Mg-30wt. % ^ 中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg按重量百分比称量；将称量好的纯Zn、Mg-25wt. % Y 中间合金、Mg-30wt. % Zr中间合金、Mg-25wt. % Gd中间合金和工业纯Mg预热至250°C 300°C，并保温0.5 1. ；将成形用的模具预热至300°C;将坩埚预热至350°C后取出，在坩埚内壁刷镁合金熔炼坩埚涂料；所述的镁合金熔炼坩埚涂料是用20wt. %白垩粉、#t. % 水玻璃和余量为水混合而成；将涂刷有涂料的坩埚放入熔炼炉中加温至700°C 740V ；步骤2 制备Mg-Si-Y-Gd合金金属液；待坩埚温度升至740°C时加入经过预热的纯Mg， 并开始通入C02+0. 5vol% SF6混合保护气；当Mg锭完全熔化且熔炼炉的温度回升至750°C 时，依次连续加入经过预热的纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金， 并熔化纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金；在加入过程中对依次加入了纯Si锭、Mg-25wt. % Y中间合金及Mg-25wt. % Gd中间合金的合金液进行搅拌，得到 Mg-Zn-Y-Gd合金金属液；对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液继续升温，当金属液温度稳定在 750°C时再次对其进行搅拌，使合金成分均勻；在熔炼合金的过程中，C02+0. 5vol% SF6混合保护气的压力为5MPa ；步骤3 制备Mg-Si-Y-GcUr合金金属液；对得到的Mg-Si-Y-Gd合金金属液升温至 760°C 800°C，在所述Mg-Si-Y-Gd合金金属液中加入Mg_30wt. % Zr中间合金，搅拌!Bmin 使ττ充分溶解，得到Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液；步骤4 精炼；所述的精炼包括一次精炼或二次精炼，具体精炼过程是 一次精炼对得到Mg-ai-Y-Gd-a 合金金属液降温至740°C 760°C ；在Mg-ai-Y-Gd-& 合金金属液中加入该Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液总重量0. 5wt. %的C2Cl6精炼剂并搅拌； 精炼时间为:3min ；精炼后刮渣处理；静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗細化；吹洗用Ar气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理，得到精炼后的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液；二次精炼对得到Mgjn-Y-GcUr合金金属液降温至750 °C ；在Mgjn-Y-Gdjr合金金属液中加入该Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液总重量0. 5wt. %的C2Cl6精炼剂并搅拌； 精炼时间为:3min ；精炼后刮渣处理；将添加有精炼剂的Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液静置 5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗^iin ；吹洗用Ar气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理；对经过一次精炼的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液静置15min，并保温在750°C，在 Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液中再次加入C2Cl6精炼剂并搅拌，所述C2Cl6精炼剂的加入量与一次精炼时C2Cl6精炼剂的加入量相同；精炼时间为:3min ；精炼后刮渣处理；将添加有精炼剂的Mg-Si-Y-GcUr合金金属液静置5min后通入经充分干燥的Ar气吹洗^iin ；吹洗用Ar 气的压力为2 3MPa ；吹洗的同时刮渣处理；得到精炼后的Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液；步骤5 静置精炼后的Mg-Zn-Y-GcHr合金金属液；对熔炼炉加热，使精炼后的 Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金金属液升温至780°C 800°C并保温静置5min 30min ；静置后使精炼后的Mg-ai-Y-Gd-&合金金属液降温至700°C 740°C，进行刮渣；步骤6 浇注；将预热后的模具组合；将温度为720°C的金属液浇入金属模具中并静置 5min 30min后开模，得到成形的合金铸锭；步骤7 :T6-热处理；所述的热处理采用Τ6-热处理；所述Τ6-热处理的具体过程是 I将一个铸锭加工成拉伸棒，将拉伸棒放置在铁坩埚内；铁坩埚内以石墨粉进行填充并放入干燥炉中进行干燥，干燥温度为250°C 350°C，干燥时间3h，升温至400°C 450°C 进行固溶处理，固溶时间为12h 36h ；II固溶处理结束后取出试棒并空冷，恢复常温后放回热处理炉，升温至250°C 300°C 进行时效处理，时效时间IOh 36h ；时效处理结束后取出，放入25°C 80°C的水内进行淬火。
全文摘要
一种含Gd的铸造镁合金及其制备方法。所述的含Gd的铸造镁合金由纯Zn、Mg-25wt.％Y中间合金、Mg-30wt.％Zr中间合金、Mg-25wt.％Gd中间合金和工业纯Mg组成，并且Zn、Y、Zr和Gd的重量百分比分别为6wt.％、1wt.％、0.6wt.％、0.5～1.0wt.％，余量为Mg。本发明通过添加微量稀土元素Gd固溶强化，优化熔炼工艺，并在CO2+0.5vol％SF6混合气体保护金属液的普通铸造条件下制备Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金，同时通过对铸锭的进行热处理，使Mg-Zn-Y-Gd-Zr合金铸棒的抗拉强度达到285MPa，延伸率为8.7％，提高了合金的机械性能，有效降低了成本。
文档编号C22C1/03GK102560211SQ20121003437
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者吕文泉, 李俊杰, 王志军, 王锦程 申请人:西北工业大学