CN101787474B

CN101787474B - 镁基耐热阻尼合金材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101787474B
Application number: CN2010101124906A
Authority: CN
Inventors: 王玲; 赵浩峰
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: CN101787474A

Abstract

本发明提供一种镁基耐热减振合金材料及其制备方法，该材料通过在基体中提供稳定团状化合物，能够同时提高了合金的耐热和减振作用。该方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该合金材料以镁合金为基体，在镁合金基体上均匀分布着团状的化合物复合体，该合金材料的化学成分的重量百分含量：Al为6％～9％，Sr为5％～8％，Si为2％～8％，Pb为2％～4％，Zn为3％～7％，Fe为1％～2％，C为0.03-0.09％，Gd为0.5％～1.5％，Dy为0.5％～1.5％，Y为1.1％～2.5％，其余为Mg。

Description

镁基耐热阻尼合金材料及其制备方法

一、技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种镁基耐热阻尼减振合金材料及其制备方法。

二、技术背景

目前金属材料领域中，以镁合金作为耐热和减振阻尼性能受到了普遍重视。CN200910023238.5一种含准晶增强相的高阻尼镁合金及其制备方法，其合金成分及其重量百分比为：0.9％～1.0％的锌，0.15％～0.2％的钇，0.6％的锆。镁、锌均为工业纯镁和工业纯锌；合金元素钇、锆分别采用镁-30％钇，镁-30％锆中间合金形式加入；通过预热、熔炼和成型，制备出含准晶增强相的高阻尼镁合金。但这种材料制备的元素控制严格，并且仅靠有限的钇形成的准晶增强相，耐热作用有限。

CN200910104559.8公开了一种锡铝钙耐热镁合金，其成分按重量百分比包括锡2～5％、铝1～3％和钙0.5～2％，余量为镁。可以看出，由于合金中的耐热元素加入有限，耐热作用的提高受到限制。

三、发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种镁基耐热减振合金材料，该材料通过在基体中提供稳定团状化合物，能够同时提高了合金的耐热和减振作用。

本发明的另一目的是提供上述镁基耐热阻尼合金材料合金材料的制备方法，该方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种镁基耐热减振合金材料，该合金材料以镁合金为基体，在镁合金基体上均匀分布着团状的化合物复合体，该合金材料的化学成分的重量百分含量：Al为6％～9％，Sr为5％～8％，Si为2％～8％，Pb为2％～4％，Zn为3％～7％，Fe为1％～2％，C为0.03～0.09％，Gd为0.5％～1.5％，Dy为0.5％～1.5％，Y为1.1％～2.5％，其余为Mg。

上述镁基耐热减振合金材料的制备方法，其制备过程如下：

分别按占原料总重Al为6％～9％，Sr为5％～8％，Si为2％～8％，Pb为2％～4％，Zn为3％～7％，Fe为1％～2％，C为0.03-0.09％，Gd为0.5％～1.5％，Dy为0.5％～1.5％，Y为1.1％～2.5％，其余为Mg进行配料；

将上述铝、锶、硅、铅、锌、铁、镁、碳各成份置于用SF6气体保护的加热容器内熔化而形成铝、锶、硅、铅、锌、铁、镁、碳合金液；C以碳粒形式加入，碳粒尺寸为0.1-1mm，Sr通过含占质量百分数25％的镁锶合金加入，其余以纯物质形式加入；

当合金液被加热到705～720℃时，将配好的稀土Y、Gd、Dy用钟罩压入合金液，稀土金属的颗粒尺寸为1-3mm，保温5～10分钟，即可浇铸成相应铸件；形成的铸件置于80-110℃的热处理炉中保温0.6-0.9小时后，取出便得到所需耐热减振合金。

本发明相比现有技术的有益效果如下：

本发明的镁基耐热阻尼减振合金由于材料在合成过程中，铁和硅、铁和铝、铁和锌、硅和锶、铅和锶等反应易形成有害硬质的针状化合物，针状对基体的割裂破坏作用大，严重降低了合金的力学性能，稀土元素镝、钆和钇为表面活性元素，可以在化合物凝固长大过程中干扰物相的某一择优生长，抑制了针状化合物的形成。

钇和钆可以和硅、锌、铁形成化合物。镝可以和硅、铝、铁形成化合物。稀土元素形成的化合物和硅锶化合物、镁硅化合物、铁硅化合物、铁锌化合物、铁铝化合物有良好的亲和作用，可以将合金中的硅锶化合物、镁硅化合物、铁硅化合物、铁锌化合物、铁铝化合物等结合团聚形成团状的化合物复合体，分布在柔韧的基体固溶体中。

镝有细化固容体晶粒的作用。在合金凝固时碳和铝形成的细小的质点，这些细小的质点成为固溶体和化合物复合体形核的核心，增加了固溶体和化合物粒子的数量，增大了化合物复合体的弥散程度，促使化合物复合体分布均匀。

本发明合金材料的锌铝基体中形成大量的团状化合物复合体，化合物复合体中硬质硅锶化合物、镁硅化合物、铁铝化合物相间融于有一定韧性的镁铅化合物、稀土铁硅锌化合物中，这种细小的硬质化合物复合体又处于韧性固溶体包围中。

化合物复合体与基体形成的界面以及化合物复合体内部多重化合物相形成的界面形成若干的内耗源，因此状稀土化合物复合体的作用是有效切断振动的传播，从而大大提高了合金的减振阻尼作用。

在化合物复合体中存在高熔点的硅锶、镁硅、稀土铁硅稳定化合物，不仅强度高，而且不易分解，有效提高了合金的耐热作用和抗磨作用。本发明的合金性能见表1。

本发明的合金制备工艺简便，生产的合金材料性能好，而且生产成本低，非常便于工业化生产。

四、附图说明

图1为本发明实施例六制得的耐热减振合金的金相组织。图中，黑色区的为固溶体枝晶，白色为化合物复合体。

五、具体实施方式

实施例一

按占原料总重：Al为6％，Sr为5％，Si为2％，Pb为2％，Zn为3％，Fe为1％，C为0.03％，Gd为0.5％，Dy为0.5％，Y为1.1％，其余为Mg进行配料；

将上述铝、锶、硅、铅、锌、铁、镁、碳各成份置于用SF6气体保护的加热容器内熔化而形成铝、锶、硅、铅、锌、铁、镁、碳合金液；C以碳粒形式加入，碳粒尺寸为0.1-1mm，Sr通过含占质量百分数25％的镁锶合金加入，其余以纯物质形式加入，纯铝块、纯硅块、纯铅块、纯锌块、纯铁块、纯镁块；

当合金液被加热到705～720℃时，将配好的稀土Y、Gd、Dy用钟罩压入合金液，稀土金属的颗粒尺寸为1-3mm，保温5～10分钟，即可浇铸成相应铸件；

形成的铸件置于80-110℃的热处理炉中保温0.6-0.9小时后，取出便得到所需耐热减振合金。

实施例二

按占原料总重：Al为9％，Sr为8％，Si为8％，Pb为4％，Zn为7％，Fe为2％，C为0.09％，Gd为1.5％，Dy为1.5％，Y为2.5％，其余为Mg进行配料；其制备过程同实施例一。

实施例三

按占原料总重：Al为7％，Sr为7％，Si为6％，Pb为3％，Zn为4％，Fe为1.5％，C为0.05％，Gd为1％，Dy为1％，Y为2％，其余为Mg进行配料；其制备过程同实施例一。

实施例四(合金成份不合要求的实例)

按占原料总重：Al为10％，Sr为9％，Si为9％，Pb为5％，Zn为7％，Fe为3％，C为0.1％，Gd为1.5％，Dy为1.5％，Y为1.5％，其余为Mg进行配料；其制备过程同实施例一。

实施例五(合金成份不合要求的实例)

按占原料总重：Al为9％，Sr为8％，Si为8％，Pb为4％，Zn为7％，Fe为2％，C为0.09％，Gd为2％，Dy为2％，Y为2.7％，其余为Mg进行配料；其制备过程同实施例一。

由实施例四、五可见，合金材料的成份不在适当的范围内，其抗拉强度和阻尼性能降低。

实施例六

按占原料总重：Al为6％，Sr为5％，Si为2％，Pb为2％，Zn为3％，Fe为2％，C为0.09％，Gd为0.5％，Dy为1.5％，Y为1.5％，其余为Mg进行配料；其制备过程同实施例一。得到的合金材料的金相组织如图1所示。

表1中对比合金1、2是现有技术的产品，产品一至产品五为采用本发明方法制得的合金材料，其中产品四与产品五中成份不在设计要求的含量范围内，供对比。

表1：

合金编号	成分	阻尼性能tanφ(1赫兹，振幅40μm)	抗拉强度(MPa)/室温	抗拉强度(MPa)/150℃
					对比合金1	CN200910023238.5号申请中成分	0.0108-0.0121
对比合金2	CN200910104559.8号申请中的成分		218-225	127-130
					产品一	各成分如本发明实施例一	0.0124	289	175
产品二	各成分如本发明实施例二	0.0127	298	179
					产品三	各成分如本发明实施例三	0.0126	290	177
产品四	各成分如本发明实施例四	0.0125	251	120

产品五

各成分如本发明实施例五

0.0121

215

108

由上表可见，合金中Al、Sr、Pb、Si、Zn、C、Fe、Gd、Dy、Y含量在本案范围内增加，阻尼性能提高，高温力学性能也提高；如果Al、Sr、Zn、C、Fe、Pb、Si、Gd、Dy、Y含量超出本案范围，稀土化合物数量太多，形成网状，会明显降低材料的室温和高温力学性能。

Claims

1.一种镁基耐热减振合金材料，该合金材料以镁合金为基体，在镁合金基体上均匀分布着团状的化合物复合体，该合金材料的化学成分的重量百分含量：Al为6％～9％，Sr为5％～8％，Si为2％～8％，Pb为2％～4％，Zn为3％～7％，Fe为1％～2％，C为0.03-0.09％，Gd为0.5％～1.5％，Dy为0.5％～1.5％，Y为1.1％～2.5％，其余为Mg；

所述合金材料通过以下方法制备：将上述铝、锶、硅、铅、锌、铁、镁、碳各成份置于用SF₆气体保护的加热容器内熔化而形成铝、锶、硅、铅、锌、铁、镁、碳合金液；C以碳粒形式加入，碳粒尺寸为0.1-1mm，Sr通过含占质量百分数25％的镁锶合金加入，其余以纯物质形式加入；当合金液被加热到705～720℃时，将配好的稀土Y、Gd、Dy用钟罩压入合金液，稀土金属的颗粒尺寸为1-3mm，保温5～10分钟，即可浇铸成相应铸件；形成的铸件置于80-110℃的热处理炉中保温0.6-0.9小时后，取出便得到所需耐热减振合金。