[发明专利]一种高强高热涂层硬化和耐腐蚀镁合金制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高热涂层硬化和耐腐蚀镁合金制备方法，属于材料加工技术领域，包括如下步骤：采用半连续铸造方法制备镁合金铸锭，对镁合金铸锭进行均匀化退火处理后热挤压镁合金铸锭得到镁合金棒材；从镁合金棒材中切下圆盘状试样，在室温下对圆盘状试样进行高压扭转剪切变形；将高压扭转剪切变形后的圆盘状试样进行表面清洁，得到表面清洁的工件；预热表面清洁的工件至90～140℃，使用等离子喷射枪在工件表面喷涂高熵合金粉末，在工件表面制备合金涂层。本发明可以在室温下通过高压扭转技术获得高强及250℃以下热稳定性能纳米梯度结构材料，并在其表面制备一层超硬和耐腐蚀FeCoCrNiMnTi高熵合金成分涂层，从而有效的拓宽镁合金在高温和耐腐蚀环境下的应用。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，尤其涉及到一种高强高热涂层硬化和耐腐蚀镁合金制备方法。

背景技术

镁合金材料具有低密度、高比强度、高比刚度、高阻尼等优点在汽车、医疗设备、航天飞行器等轻量化领域的应用越来越多。但镁合金的强度和塑性较低，耐腐蚀性能较差，使其应用具有较大局限性。因此，提高镁合金强度的同时提升其耐腐蚀性将极大拓宽镁合金的实际应用。

剧烈塑性变形技术是制备纳米材料和块体超细晶的重要途径，其中高压扭转工艺通过将圆盘状的试样放置于上下两个模具之间，在一定温度下对试样施加静水压力，并且使下模具进行转动，利用试样与下模具之间的摩擦力，使试样产生剪切变形细化晶粒，可以达到提升材料强度的效果。

镁合金属于密排六方晶体结构，室温可动滑移系少，变形镁合金在室温塑性加工时，形成很强的基面织构，成形性很差。因此镁合金的常规塑性变形一般需在高温下进行，而高温会导致镁合金再结晶晶粒长大，显微组织容易发生粗化导致性能变差。而高压扭转变形可在室温下进行，并将镁合金粗大的原始组织细化至纳米级，显著提高镁合金的力学性能。

传统镁合金的性能存在一些显著缺点如绝对强度较低，高温力学性能较差。而稀土元素由于具有独特的核外电子排布，且在镁中有较大的固溶度，常被添加到镁合金中，用于改善镁合金室温及高温强度。稀土元素Gd和Y在α-Mg基体中能够析出高硬度且弥散分布的第二相，可显著阻碍基面位错的运动，在镁合金中发挥较好的析出强化和弥散强化作用。此外，在高温服役条件下，析出的第二相具有较高稳定性的，可有效钉扎晶界,并阻碍位错迁移，提高镁合金的高温力学性能。

高熵合金突破传统合金设计理念，由多种主元素组成，显著的高混合熵效应使其呈现出多种优良的性能，例如高强度、高韧性以及优异的耐磨性、耐腐蚀性和热稳定性，在耐热耐磨涂层、模具内衬、磁性材料、硬质合金和高温合金等方面具有较大的应用前景。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种高强高热涂层硬化和耐腐蚀镁合金制备方法，本发明方法结合有效喷涂工艺，在镁合金表面制备一层超硬和耐腐蚀的高熵合金涂层，从而制备出高强高热涂层硬化和耐腐蚀镁合金。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种高强高热涂层硬化和耐腐蚀镁合金制备方法，包括如下步骤：

采用半连续铸造方法制备镁合金铸锭，对镁合金铸锭进行均匀化退火处理后热挤压镁合金铸锭得到镁合金棒材；

从镁合金棒材中切下圆盘状试样，在室温下对圆盘状试样进行高压扭转剪切变形；

将高压扭转剪切变形后的圆盘状试样进行表面清洁，得到表面清洁的工件；

预热表面清洁的工件至90～140℃，使用等离子喷射枪在工件表面喷涂高熵合金粉末，在工件表面制备合金涂层。

上述方案中，所述镁合金各元素组成成分质量百分比为Mg-(8～10)Gd-(2～4)Y-(0.4～0.6)Zr-(0.02～0.05)Ag(wt.％)。

上述方案中，将镁合金铸锭进行均匀化退火处理的工艺为：在490℃下均匀化退火处理16小时。