首页 / 专利库 / 纳米技术 / 纳米棒 / 一种Zn-TiB2高效变质中间合金及丝的制备方法

一种Zn-TiB2高效变质中间合金及丝的制备方法

阅读:85发布:2023-02-17

专利汇可以提供一种Zn-TiB2高效变质中间合金及丝的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种Zn-TiB2高效变质中间 合金 及丝的制备方法,用于镁-锌系及镁-锌-稀土系合金变质细化处理。所述中间合金原料的 质量 百分比是:80%-60%的Zn,20-40%的TiB2,不可避免的杂质。所述中间合金丝的制备方法是将微米级Zn粉、 纳米级 TiB2和添加剂干混球磨、压 块 、 挤压 成丝。本 发明 中间合金丝可用在半连续铸棒和 连铸 连轧板材生产时进行随流瞬时变质处理,起到细化和调控晶体生长方式、提高 力 学性能和塑性 变形 能力的作用。经用这种丝变质后获得的合金的性能在提高强度的同时提高了韧性。,下面是一种Zn-TiB2高效变质中间合金及丝的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种Zn-TiB2高效变质中间合金,其特征是原料的质量百分比是:80%-60%的Zn,20-
40%的TiB2,不可避免的杂质。
2.一种Zn-TiB2高效变质中间合金的制备方法,其特征是将权利要求1所述的原料与添加剂混合,所述添加剂占原料质量的0.2%-1.0%,在惰性气体保护下经球磨机球磨1-2小时;
然后在模具中压是25-35MPa的恒压下压成相对密度为45-55%的预制块,将预制块放入箱式电阻炉中在300-400℃保温60-120min后取出为Zn-TiB2高效变质中间合金。
3.一种Zn-TiB2高效变质中间合金丝的制备方法,其特征在于将权利要求2所述的Zn-TiB2中间合金放入挤压机模具中在25-35MPa压力下挤压成Zn-TiB2中间合金丝。
4.一种Zn-TiB2高效变质中间合金丝的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
(1) 原材料按质量百分比80%的微米级锌粉,20%的纳米TiB2粉;再添加占原材料总质量
0.2%的添加剂,在氩气保护下经球磨机球磨混合1小时,成均匀混合粉;
(2)在25MPa压力下将混合均匀后的粉预热1小时后,在模具中热压成相对密度为45%的预制块;
(3)将预制块置于用惰性气体保护的箱式电阻炉中,在300℃保温60min;
(4)取出经预热保温的预制块,放入挤压机模具中在25MPa压力下挤压成丝,制备成Zn-TiB2中间合金丝,其显微组织是由η-Zn+TiB2颗粒两相所组成;
(5)将质量比1.0%的Zn-TiB2中间合金丝加入Mg-2.0Zn-2.0Y镁合金熔体中,凝固后获得铸锭的铸态组织由α-Mg+W+18R三相所组成,其铸态力学性能σb=289MPa,伸长率δ=19%。
5.一种镁-锌-稀土系合金用变质晶粒细化用Zn-TiB2中间合金丝的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
 (1)按质量百分比70%的微米级锌粉,30%的TiB2纳米粉和占原材料质量0.6%的添加剂进行配料,在氩气保护下经球磨机球磨混合1.5小时,成均匀混合粉;
(2) 将均匀混合粉预热1.5小时, 施加30MPa压力在模具中热压成相对密度为50%的预制块;
 (3)将预制块置于用惰性气体保护的箱式电阻炉中,在350℃保温90min;
(4)取出经预热保温的预制块,放入挤压机模具中在30MPa压力下挤压成丝,制备成Zn-TiB2中间合金丝;
 (5)将质量比2.5%的Zn-TiB2中间合金丝加入Mg-2.0Zn-2.0Y镁合金熔体中,凝固后获得的铸锭铸态组织由α-Mg+W+18R三相所组成,其铸态力学性能σb=295MPa,伸长率δ=18%。
6.一种Zn-TiB2高效变质中间合金丝的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
 (1) 原材料按质量百分比60%Zn粉,40%TiB2纳米粉;占原材料质量1.0%的添加剂比例配料,在氩气保护下经球磨机球磨1小时成均匀混合粉;
(2)在40MPa压力下将混合均匀后的粉末预热2.0小时并在模具中热压成相对密度为
55%的反应预制块;
 (3)将预制块置于用惰性气体保护的箱式电阻炉中,在400℃保温2小时;
(4)取出经预热保温的预制块,放入挤压机模具中在35MPa压力下挤压成丝,制备成Zn-TiB2中间合金丝,其显微组织是由η-Zn+TiB2颗粒两相所组成;
(5)将质量比1.75%的Zn-TiB2中间合金丝加入Mg-2.5Zn-2.5Y镁合金中,凝固后获得的铸锭铸态组织由α-Mg+W+18R三相所组成,其铸态力学性能σb=310MPa,伸长率δ=23%。

说明书全文

一种Zn-TiB2高效变质中间合金及丝的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属材料及成形领域,特别涉及一种Zn-TiB2高效变质中间合金及丝的制备方法。用于镁-锌系合金或镁-锌-稀土系合金半连续铸棒和连铸连轧板材生产时进行随流变质处理,起到细化和调控晶体生长方式、提高学性能和塑性变形能力的作用。

背景技术

[0002] 镁合金被誉为本世纪资源与环境可持续发展的绿色工程结构材料,镁-锌-稀土系变形镁合金在航空、航天、交通工具中有着广泛的应用潜力和发展空间。近年来,在镁-锌-稀土系合金中发现了一种新型的长周期堆垛有序结构相,该结构相可在提高镁合金强度的同时对塑性影响较小,并在高温下具有良好的热力学稳定性。将镁-锌-稀土系合金中的长周期堆垛有序结构作为一种新型的增强相而引起了国内外材料研究者们的广泛关注,成为镁合金强化和制备研究的热点。
[0003] 但镁合金密排六方的晶体结构和滑移系少决定了它的塑性变形能力较差,严重影响镁合金的加工能力。而理论和实践证明,细小等轴的晶粒组织能够改善镁合金的塑性变形能力。另外在对镁-锌-稀土系超高强度镁合金的制备研究时还发现,对含有长周期结构相增强的镁-锌-稀土系合金若不进行特别处理在结晶凝固过程中,析出的初生α-Mg与相(18R十W)若以共生生长的方式进行生长和长大时,凝固完毕后不仅晶粒粗大,且晶体生长方向性强,最终使合金的强度低、脆性大,难变形,使这种镁合金的性能优势不能显现,应用受到限制。W是MgZnY化合物相。
[0004] 而变质处理不仅能显著细化合金组织,提高镁合金的力学性能,改善铸造性能,减少热裂、疏松等铸造缺陷。而且镁合金晶粒越细小,塑性加工性能越好。此外,经过变质处理后合金中的金属间化合物相更细小且分布更均匀,从而缩短塑性加工前均匀化处理的时间,提高均匀化处理效果,提高塑性变形能力。所以对镁-锌-稀土系合金的变质处理尤为重要。为此,若能制备出一种Zn-TiB2中间合金丝,用以对镁-锌-稀土系变形镁合金熔体在浇注凝固过程中进行随流瞬时变质处理,这对镁-锌-稀土系变形镁合金的半连续铸棒、连铸连挤杆材或连铸连轧板材生产和组织性能调控具有重要的意义。

发明内容

[0005] 为了提高镁合金的力学性能,改善铸造性能,减少热裂、疏松等铸造缺陷,本发明提供一种Zn-TiB2高效变质中间合金及丝的制备方法。
[0006] 本发明的技术方案:一种Zn-TiB2高效变质中间合金,其特征是原料质量百分比是:80%-60%的Zn,20-40%的TiB2, 不可避免的杂质。
[0007] 一种Zn-TiB2高效变质中间合金的制备方法,将所述的原料与添加剂混合,所述添加剂占原料质量的0.2%-1.0%,在惰性气体保护下经球磨机球磨1-2小时;然后在模具中压力是25-35MPa的恒压下压成相对密度为45-55%的预制块,将预制块放入箱式电阻炉中在300-400℃保温1-2小时后取出。
[0008] 一种Zn-TiB2高效变质中间合金丝的制备方法,其特征在于所述的Zn-TiB2高效变质中间合金放入挤压机模具中在25-35MPa压力下挤压成Zn-TiB2高效变质中间合金丝。
[0009] 本发明的中间合金丝不仅可以使镁-锌-稀土系合金变质细化,而且还可以使镁-锌-稀土系合金的力学性能进一步强韧化。当在半连续铸棒和连铸连轧板材生产时将这种中间合金丝以随流瞬时孕育变质方式加入时不仅可以省去熔炼镁-锌-稀土系合金母液熔体时专的加锌工序,还可节省合金丝用量,提高变质细化效果,有效调控合金凝固组织、力学性能和塑性变形加工性能。本发明使镁-锌系合金或镁-锌-稀土系合金铸态韧性提高了23%,挤压变形后镁-锌系合金或镁-锌-稀土系合金韧性提高了33%。附图说明
[0010] 图1是本发明实施例1制备的Zn-TiB2中间合金丝扫描电镜显微组织照片。
[0011] 图2是本发明实施例1制备的Zn-TiB2中间合金铸锭铸态组织的金相照片。
[0012] 图3是本发明实施例2制备的Zn-TiB2中间合金丝扫描电镜显微组织照片。
[0013] 图4是本发明实施例2制备的Zn-TiB2中间合金铸锭铸态组织的金相照片。
[0014] 图5是本发明实施例3制备的Zn-TiB2中间合金丝扫描电镜显微组织照片。
[0015] 图6是本发明实施例3制备的Zn-TiB2中间合金铸锭铸态组织的金相照片。

具体实施方式

[0016] 实施例1:(1)按质量百分比80%Zn,20%TiB2和占原材料质量0.2%的添加剂比例配料,称取所需的纳米TiB2粉和微米级锌粉,在氩气保护下经球磨机球磨1小时;
(2)在25MPa压力下将混合均匀后的粉末预热1小时后在模具中热压成相对密度为45%的预制块;
 (3)将预制块置于用惰性气体保护的箱式电阻炉中,在300℃保温1小时;
(4)取出经预热保温的预制块,放入挤压机模具中在25MPa压力下挤压成丝,制备成Zn-TiB2中间合金丝,其显微组织是由η-Zn+TiB2颗粒两相所组成,扫描电镜显微组织照片如图1所示。
[0017] (5)将质量比1.0%的Zn-TiB2中间合金丝加入Mg-2.5Zn-2.5Y镁合金中,凝固后获得的铸锭铸态组织由α-Mg+W+18R三相所组成,其金相组织如附图2所示,其铸态力学性能σb=289MPa,伸长率δ=19%。
[0018] 实施例二:(1)按质量百分比70%Zn,30%TiB2和占原材料质量0.6%的添加剂比例配料,称取所需要的纳米TiB2粉、微米级锌粉和添加剂粉,在氩气保护下经球磨机球磨1.5小时;
(2)在30MPa压力下将混合均匀后的粉末预热1.5小时后在模具中热压成相对密度为
50%的预制块;
 (3)将预制块置于用惰性气体保护的箱式电阻炉中,在350℃保温1.5小时;
(4)取出经预热保温的预制块,放入挤压机模具中在30MPa压力下挤压成丝,制备成Zn-TiB2中间合金丝,其显微组织是由η-Zn+TiB2颗粒两相所组成,扫描电镜显微组织照片如图3所示
(5)将质量比2.5%的Zn-TiB2中间合金丝加入Mg-2.5Zn-2.5Y镁合金中,凝固后获得的铸锭铸态组织由α-Mg+W+18R三相所组成,其金相组织如图4所示,其铸态力学性能σb=
295MPa,伸长率δ=18%。
[0019] 实施例3:(1)按质量百分比60%微米级Zn粉,40%TiB2纳米粉和占原材料质量1.0%的添加剂比例配料,称取所需要的纳米TiB2粉、锌粉和添加剂粉,在氩气保护下经球磨机球磨2小时;
(2)在40MPa压力下将混合均匀后的粉末预热2.0小时后在模具中热压成相对密度为
55%的预制块;
 (3)将预制块置于用惰性气体保护的箱式电阻炉中,在400℃保温2小时;
(4)取出经预热保温的预制块,放入挤压机模具中在35MPa压力下挤压成丝,制备成Zn-TiB2中间合金丝,其显微组织是由η-Zn+TiB2颗粒两相所组成,扫描电镜显微组织照片如图5所示。
[0020] (5)将质量比1.5%的Zn-TiB2中间合金丝加入Mg-2.5Zn-2.5Y镁合金中,凝固后获得的铸锭铸态组织由α-Mg+W+18R三相所组成,其金相组织如图6所示,其铸态力学性能σb=310MPa,伸长率δ=23%。
[0021] 本发明中所述添加剂采用氟。锌粉中含有不可避免的杂质。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈