[发明专利]一种含有非晶增强相的镁合金材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种含有非晶增强相的镁合金材料及其制备方法与应用，本方法采用两步冷却进行制备，即在合金凝固过程中，先在缓慢冷却条件下，通过一次枝晶偏析过程的溶质再分配，在镁合金残余液相中得到非晶增强相的成分，然后进行快速冷却制备非晶增强相。本发明通过铸造方法而非粉末冶金方法制备了非晶增强相镁合金材料，并且通过本发明方法可以制备工业用较大尺寸铸锭或铸件，降低了材料的制备成本，提高了非晶增强相镁合金的应用范围。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种含有非晶增强相的镁合金材料及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

镁合金作为最轻的金属结构材料，在航空航天、汽车、生物医疗、石油装备和电子领域都有巨大的发展潜力。但镁合金较低的力学性能，限制了其进一步发展与应用范围。目前，提高镁合金强度的主要途径之一是第二相增强，第二相包括：长周期堆垛有序结构(LPSO)相、沉淀相、准晶相、非晶相、陶瓷相、金属间化合物、异质金属及合金等等。非晶增强相合金材料大多通过粉末冶金、热压烧结技术，在合金中加入异质非晶合金体系相，以提高材料的强度。

非晶合金也被称金属玻璃，是不存在位错、晶界、层错等晶体缺陷的亚稳态材料，常用的非晶合金体系主要包括：铁基、镁基、锆基、钴基和镧系元素基等。非晶材料在结构上具有长程无序、短程有序和各向同性等特点，并呈现出高强度、高硬度和良好的耐腐蚀性能。非晶合金一般采用快速凝固冶金技术制备，如甩带法、水淬法、铜模铸造法、吸入铸造法等。

其中，采用熔铸方法制备含有非晶增强相的合金材料是一种可行的策略，但该方法的关键在于需要解决合金成分和凝固工艺的问题，在快速冷却条件下合金偏析或溶质再分配会受到抑制，无法在残余液相中得到适合制备非晶相的合金成分；缓慢冷却过程中合金虽然可能偏析得到非晶成分，但冷却速度不足也无法得到亚稳态的非晶相，这就是制备非晶增强相合金材料的一个难点，也是阻碍非晶增强相合金材料广泛应用的重要因素之一。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种含有非晶增强相的镁合金材料及其制备方法及其应用，本方法采用两步冷却进行制备，即在合金凝固过程中，先在缓慢冷却条件下，通过一次枝晶偏析过程的溶质再分配，在镁合金残余液相中得到非晶增强相的成分，然后进行快速冷却制备非晶增强相。采用该方法可以生产大尺寸的铸坯、铸棒，进而加工成高性能镁合金型材、板材、棒材等。

为了实现上述目的，本发明第一方面采用提供一种含有非晶增强相的镁合金材料的制备方法，具体为：将Mg-Gd-Cu-Ni镁合金通过两步冷却铸造工艺制备得到含有非晶增强相的镁合金材料；

所述的两步冷却铸造工艺是指，先将合金从熔点之上20～100℃，以1～5K/s冷却速度缓慢降到共晶点温度之上1～30℃，保温1～5min；然后以大于30K/s的冷却速度快速降温至室温；

所述的Mg-Gd-Cu-Ni镁合金中每种金属成分的重量百分比为：Gd 2.0～20.0％、Cu1.0～10.0％、Ni 0.1～10.0％、Ag 0～5.0％、Pd 0～5.0％、不可避免杂质≤0.05％，其余为镁。

本发明第二方面提供一种上述制备方法得到的含有非晶增强相的镁合金材料。

本发明第三方面提供一种上述含有非晶增强相的镁合金材料在航空航天、汽车、生物医疗、石油装备和电子领域中的应用。

本发明的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：