一种镁铝合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高强高塑儀侣合金及其制备方法的制备方法，尤其是一种碳化娃 增强的高性能儀侣合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 儀侣合金是一种密度非常小的的金属材料，目前已经在手持电子设备、汽车、航空 航天等领域中应用。作为工程材料，人们通常期望高强度的材料，但是，由于儀侣合金的原 子结构特点，其塑性差，传统的加工手段不能得到高强度的儀侣合金。
[0003] 中国专利104674080A公开了 一种儀侣合金及其制备方法，该合金材料包括Ag为 0.4wt%-〇 .8wt%、Co为0.6wt%-l. Iwt%、Sn为 1.. 8wt%、In为0.5wt%-l. 2wt%、 1]1为0.6￥1%-1.1￥1%、？(1为0.2￥1%-0.6￥1%、]\%为12￥1%-24￥1%、余量为41;制备方法步 骤如下：（1)按重量取各金属材料；（2)投至高溫烙炼炉内烙炼，将烙炼后的金属液诱铸得到 儀侣合金锭;（3)将步骤(2)的儀侣合金锭进行退火，退火后冷却，制备得到儀侣合金材料。
[0004] 中国专利104213008A公开了一种新型高强度儀合金及其制备方法。其组成重量百 分比为:鹤铁合金为5%~35%，儀侣合金为65%~95%。鹤铁合金的加入，改善了儀侣合金的固溶 和时效行为，改善其组织和性能。其抗拉强度和屈服强度分别为(486~378)MPa和(400~320) MPa,相比儀侣合金的320MPa和269M化，分别提高了 52%~18%和48%~18%。拉伸强度在400MPa W下。
[000引中国专利103589920A公开了 一种儀侣合金及其制备方法。该合金的成分W及重量 百分为：筑1.2~2.5%、姉0.3%~0.8%，儘1.5%~2%、钢2.5 %~5%，鹤0.12~1.2%，儀25%~ 35%，添加侣至100%。与现有技术相比，该发明所具有的有益效果为:本发明综上所述，通过 加入的筑、姉，儘、钢，鹤，使得该儀侣合金具有低成本高耐用性的优点。
[0006] 中国专利102080174A公开了一种高儀侣合金板材的生产方法。该发明解决了现有 的高儀侣合金板材的制造方法的板材中晶粒粗大、材料的抗拉强度低、力学性能波动大、成 品率低的问题。本方法:该儀侣合金板材中元素的质量百分比为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 量为A1，该合金经烙炼、铸造、二次热社、中间退火、冷社、成品退火、矫直、银切后得到高儀 侣合金板材。成品率48%~55%，强度390M化~400MPa，可用于航天运载火箭结构件及军用导 弹弹头。
[0007] W上发明都致力于提高儀侣合金的性能特别是强度性能，不过，运些发明的合金 的抗拉强度都在400MPaW下，其强度与目前长用的工程材料还存在着较大的差距。
[000引
【发明内容】
： 发明目的:为了拓展儀侣合金的应用领域，发挥其低密度的有点，本发明提供了一种高 强度儀侣合金及其制备方法。
[0009]本发明的技术方案如下： 采用纳米颗粒增强的方法，在烙炼的过程中向儀侣合金中渗入SiC纳米颗粒，分散均 匀，缓慢冷却并抽真空让纳米颗粒进一步提高浓度，然后在高压下采用扭曲变形的方式，再 采用异步社制，进一步细化晶粒，提高合金的强度。根据本发明，可W制备一种纳米颗粒增 强的高强儀侣合金。其显微组织中的平均晶粒直径在80纳米W下，纳米颗粒的直径在200纳 米W下，儀侣合金的抗拉强度在400MPa W上，延伸率40% W上。
[0010] 具体制备方法包括W下步骤： (1) 准备原料:准备99.9%W上的高纯儀与高纯侣，W及平均粒径为200纳米W下的纳米 SiC； (2) 烙炼合金:将高纯儀与侣按照一定的原子比例配料，在保护气氛中烙炼，烙炼过程 中加入纳米SiC，保持溫度在700 ° C，采用超声的方法进行分散； (3) 对合金锭进行缓慢冷却，在冷却的过程中保持抽真空状态，真空度低于5torr; (4) 冷却后，将合金锭加工成圆盘状； 巧)将步骤（4)处理的粗晶合金圆盘放入上、下两个压化中的凹槽形成的空间内，对 合金施加高压，并旋转压化W扭转合金圆盘，使之发生扭曲形变； (6) 启动多功能社机系统，设定上下社漉的速比，速比为1.1-1.5;设定每次社制形变 量为1-8%;设定低速漉的速度为0.5-2米/秒； (7) 启动主传动电机，开始社制过程； (8) 待一次社制过后，重复(2)(3)过程15次W上； (9) 进行重结晶退火热处理。
[0011] 其中，步骤（1)中的保护气体为C〇2与Sro的混合气体，步骤(3)中，7令却速度小于每 秒0.化;步骤(5)中合金承受的压力为1.5-5G化;步骤(8)中的社制溫度为室溫:步骤(9)中 的重结晶溫度为儀的烙点的1 /3~1 /4，时间3-20分钟。
[0012] 作为优选，C〇2与sro的体积比的范围是50:1~100:1。
[0013] 作为优选，高纯儀与侣的原子比例为3a~l:1.5。
[0014] 作为优选，步骤(2)中所加入的SiC颗粒占合金的质量分数为1.5~5%。
[0015] 作为优选，所采用的碳化娃的颗粒度平均为60-120纳米。
[0016] 作为优选，步骤(5)中的旋转速度每分钟2~5转，旋转3-20圈。
[0017] 有益的效果： 本发明采用高强度的纳米碳化娃的颗粒作为增强颗粒，不仅可W起到细化晶粒的作 用，而且可W作为位错运动的障碍，阻止金属的位错移动，从而强化金属；同时，细化晶粒能 够起到改善合金塑性的作用。
[0018] 本发明采用高溫金属液体状态下进行超声分散，运种方式相对于在固态分散更容 易将纳米颗粒分散在基体金属之中，有效解决了纳米颗粒在金属中很难分散均匀的问题。 在液态金属状态下使用超声分散，可W将纳米颗粒分散均匀，W解决传统混合、揽拌等技术 中纳米颗粒分散不好的缺陷。烙炼后采用缓慢冷却，同时保持一定的真空度，可W将儀、侣 的金属蒸汽不断地被抽出，运样降低了合金中儀、侣的含量，从而提高合金中纳米颗粒的体 积分数，进一步增强纳米颗粒强化的效果。
[0019] 在施加高压扭曲形变的过程中，由于剧烈的塑性变形，合金基体中较大的晶粒被 分解成更细小的纳米晶粒。此外，本发明采用异步社制对材料进行进一步加工，运种社制方 法可W进一步细化晶粒，并且在金属中产生大小不均匀的晶粒，可W在组织内部形成粗细 晶粒分布，运种材料结构可w达到极大的背加工硬化，运中额外的强化是在均匀晶粒的材 料或常规加工的材料中不存在的。本发明采用微加工，多道次，适于得到目标组织。最终合 金的平均晶粒直径一般在80纳米W下，根据霍尔-配奇关系，晶粒变得细小，可W使得合金 的强度更高，同时，也可W改善合金的塑性。通过本发明制备的儀侣合金，其抗拉强度可W 高达400MPaW上，同时具备优良的塑性，延伸率高达40%W上，可W应用于汽车、航天航空等 领域。
[0020]
【具体实施方式】 下面通过实施例详细描述本发明的制备方法，但不构成对本发明的限制。
[0021] 实施例1 (1) 准备原料:准备99.9%W上的高纯儀与高纯侣，W及平均粒径为110的纳米SiC; (2) 烙炼合金：将高纯儀与侣按照3 :1的原子比例配料，在C〇2与SF6的混合气体中烙 炼，其中C〇2与SF6体积比是100:1;烙炼过程中加入占合金质量分数3.2%的纳米SiC，保持溫 度在700 °C，采用超声的方法进行分散； (3) 对合金锭进行缓慢冷却，冷却速度每秒0.3k;在冷却的过程中保持抽真空状态，真 空度3torr; (4) 冷却后，将合金锭加工成圆盘状； 巧)将步骤（4)处理的粗晶合金圆盘放入上、下两个压化中的凹槽形成的空间内，对 合金施加5G化高压，并W每分钟5转的速度旋转压化W扭转合金圆盘，使之发生扭曲形变， 一共旋转8圈； (6) 启动多功能社机系统，设定上下社漉的速比，速比为1.1;设定