一种制备高强度含Sc铸造镁钆合金的方法与流程

技术特征：
1.一种制备高强度含sc铸造镁钆合金的方法，其特征在于包括以下步骤：s1、原料预处理：s1-1、切块：将镁、镁-钆中间合金、镁-钕中间合金、镁-锆中间合金、镁-钪中间合金块体分别置于钢质平板上，机械切割制成块状原料，块状原料的尺寸为：长10mm
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宽10mm
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高10mm；s1-2、对步骤s1-1块状原料的表面用砂纸进行打磨，然后用无水乙醇进行清洗；s1-3、无水乙醇清洗后的块状原料置于真空干燥箱中预热干燥，预热干燥温度为100℃，真空度2pa，干燥时间为40min；s2、配制涂覆剂：称取氧化镁50g
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1g，量取水玻璃10ml
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1ml，量取去离子水500ml
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1ml，将氧化镁、水玻璃和去离子水加入混浆机中进行搅拌，搅拌转数50r/min，搅拌时间为80min，制得乳白色悬浮状涂覆剂；s3、制备开合式模具：开合式模具的型腔呈立方体形状，开合式模具的材质为不锈钢，型腔表面的粗糙度为ra0.08-0.16μm；s4、熔炼镁锌合金锭：s4-1、开合模具清洗、预热和型腔表面涂覆涂覆剂：首先，用无水乙醇清洗开合模具的型腔表面，使型腔表面洁净；然后，用步骤s2配制的涂覆剂均匀涂覆于开合模具的型腔表面，涂覆层厚度为0.5mm；最后，将开合模具置于干燥箱中预热，预热温度为150℃；s4-2、打开真空熔炼炉，清理熔炼坩埚内部，然后用无水乙醇进行清洗，使熔炼坩埚内部洁净；s4-3、称取步骤s1原料预处理后的称取镁块1290g
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lg、镁-钆中间合金165g
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lg、镁-钕中间合金30g
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lg、镁-锆中间合金7.5g
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lg、镁-钪中间合金7.5g
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lg，置于熔炼坩埚底部；s4-4、关闭真空熔炼炉并密闭；开启真空泵，抽取炉腔内的空气，直至炉腔内压强达到2pa；开启中频感应加热器开始加热，加热温度为750℃
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1℃，加热时间为60min；s4-5、熔炼坩埚底部与底吹管连通，向立式真空熔炼炉内充入氩气，氩气底吹速度为200 cm3/min，由出气阀调控炉腔内压强恒定在1个大气压；镁、钆、钕、锆、钪在熔炼过程中将发生合金化反应，反应方程式如下:式中：mg5gd为镁钆共晶相，mg
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nd为镁钕共晶相，mggdsc为镁钆钪共晶相，mgndsc为镁钕钪共晶相，a-mg为镁基体相；熔炼后制得合金溶液，加热温度降至720℃
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1℃，在此温度恒温保温10min；s4-6、浇铸：关闭底吹电机，打开立式真空熔炼炉，除去熔炼坩埚内溶液表面熔渣，对准预热的开合式模具浇口进行浇铸，铸满为止；s4-7、冷却：将浇铸了合金溶液的开合式模具埋入细沙中冷却至25℃；s4-8、开模：打开开合式模具，取出铸件，制得镁钆合金铸锭；
s5、镁钆合金铸锭热处理：均匀化处理：将制备的镁钆合金铸锭置于热处理炉中进行均匀化处理，加热温度为520-525℃，恒温保温时间为6-8h，通入氩气进行保护，氩气通入速度为100cm3/min；恒温保温后，将镁钆合金铸锭快速置于35℃的温水中进行淬火处理，淬火时间为30s；时效处理：将均匀化处理后的镁钆合金铸锭置于热处理炉中进行时效处理，时效温度为250℃，恒温保温时间为1.5h；然后将镁钆合金铸锭快速置于30℃的温水中进行淬火处理，淬火时间为30s，淬火后制得高强度含sc铸造镁钆合金铸锭；s6、高强度含sc铸造镁钆合金铸锭的清理与清洗：将步骤s5制备的高强度含sc铸造镁钆合金铸锭置于钢质平板上，用砂纸打磨铸锭的表面，使表面光洁；然后用无水乙醇清洗各表面，使各表面洁净；s7、高强度含sc铸造镁钆合金铸锭真空干燥：将步骤s6清洗后的高强度含sc铸造镁钆合金铸锭置于真空干燥箱中，真空度为2pa，干燥温度为100℃，干燥时间为10min；s8、检测、分析、表征。2.根据权利要求1所述的一种制备高强度含sc铸造镁钆合金的方法，其特征在于：所述步骤s8中，对制备的高强度含钪镁锌合金铸锭试样的微观形貌、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征。3.根据权利要求2所述的一种制备高强度含sc铸造镁钆合金的方法，其特征在于：用金相分析仪和透射电子显微镜进行金相组织分析，用微机控制电子万能试验机进行抗拉强度分析。

技术总结
一种制备高强度含Sc铸造镁钆合金的方法，属于镁钆合金制备技术领域，解决现有技术中镁钆合金塑韧性差的技术问题，本发明通过微量的Sc和Zr元素复合添加能够显著抑制合金晶粒在较高温度下的长大，并且通过520-525℃均匀化处理6-9h，从而达到对于Mg-Gd-Nd稀土镁合金的消除成分偏析，消除内应力，特别是可以有效地促进Mg-Gd-Nd-Sc-Zr合金中的强化相GdSc相在基体和晶粒中的生长，从而达到提高综合力学性能，制备的铸造镁合金抗拉强度达337MPa，屈服强度达212MPa，延伸率达6.5%，产物纯度达99.5%。99.5%。99.5%。


技术研发人员：鲁若鹏 赵宇宏 姚珂宇 侯华 焦凯 闫希 李南婷
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2022/1/10