一種高耐熱性鎂稀土硼合金，它的化學(xué)分子式為Mg-xRE-yB，其中RE代表17種稀土元素中的一種或多種，當(dāng)多種稀土元素共存時，各稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均等。x、y為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，7%≤x≤12%，0.05%≤y≤3%；本發(fā)明專利技術(shù)的制備方法主要是對鎂稀土合金表面預(yù)處理，打磨、拋光、清洗，用冷壓機(jī)將鎂稀土合金用氮化硼粉末包裹，裝配成高壓試樣，放在高壓六面頂壓機(jī)進(jìn)行高壓滲硼，得到含有硼稀土化合物的鎂稀土硼合金。本發(fā)明專利技術(shù)方法簡單易控，成本低，高壓滲硼過程中安全無毒，避免了有害氣體對環(huán)境的污染，制備的鎂稀土硼合金可以在300℃溫度下長期使用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】一種高耐熱性鎂稀土硼合金，它的化學(xué)分子式為Mg-xRE-yB，其中RE代表17種稀土元素中的一種或多種，當(dāng)多種稀土元素共存時，各稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均等。x、y為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，7%≤x≤12%，0.05%≤y≤3%；本專利技術(shù)的制備方法主要是對鎂稀土合金表面預(yù)處理，打磨、拋光、清洗，用冷壓機(jī)將鎂稀土合金用氮化硼粉末包裹，裝配成高壓試樣，放在高壓六面頂壓機(jī)進(jìn)行高壓滲硼，得到含有硼稀土化合物的鎂稀土硼合金。本專利技術(shù)方法簡單易控，成本低，高壓滲硼過程中安全無毒，避免了有害氣體對環(huán)境的污染，制備的鎂稀土硼合金可以在300℃溫度下長期使用。【專利說明】
本專利技術(shù)涉及一種合金及其制備方法。
技術(shù)介紹
鎂合金作為目前最輕質(zhì)的商用金屬工程結(jié)構(gòu)材料，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用越來越廣。與其他金屬材料相比，鎂合金具有密度小、高比強(qiáng)度、高比剛度、優(yōu)良的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、良好的尺寸穩(wěn)定性、電磁屏蔽性和易于回收等特性。盡管鎂合金具有諸多優(yōu)點，但是依然存在不耐熱、抗腐蝕能力差和室溫塑性低等缺點。一般鎂合金的耐高溫性能差，工作溫度不能超過120-150°C，這就極大的限制了它的廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段，通過形變硬化、晶粒細(xì)化、合金化、熱處理、鎂合金與陶瓷相符合等多種方法或這些方法的綜合利用來改善鎂合金的高溫性能，在這些處理方法中合金化為最基本、最常用和最有效的強(qiáng)化處理方法。株式會社豐田自動織機(jī)的耐熱性鎂合金(CN102171374B)，該合金添加了 Al、Ca和Mn元素，這些化合物在鎂晶粒的晶界處形成了結(jié)晶化合物，使該鎂合金在高溫下，也不易發(fā)生底面滑動，在高溫下顯示較高的機(jī)械性能，但是添加元素過于單一，容易元素過量導(dǎo)致對合金其它性能的影響，同時高溫蠕變性能差，月艮役溫度不超過230°C。廣州有色金屬研究院的一種耐熱鎂合金(CN101818293B)，該合金添加了 Al、Zn、S1、Ca和Sr元素，Al和Zn元素具有強(qiáng)化合金作用，同時形成高熔點的Mg2Si相，Ca和Sr元素起細(xì)化晶粒和變質(zhì)作用，該合金具有良好的組織及性能，150°C的抗拉強(qiáng)度和伸長率大于120MPa和20%，但是在更高溫度的力學(xué)性能不甚理想。河南科技大學(xué)的一種耐熱稀土鎂合金及其制備方法(CN101532107B)，該合金添加了 Gd、Y、Sm、Zr和Sb元素，具有很高的拉伸強(qiáng)度，300°C時抗拉強(qiáng)度仍高達(dá)309MPa，但是稀土元素的質(zhì)量百分比達(dá)到13-18%，合金成本較高，而且高溫蠕變性能差，在高溫下不能長期使用。綜上所述，合金化作用下的沉淀硬化效果由于沉淀相熱穩(wěn)定性差，使其在高溫過程中的相粗化，從而導(dǎo)致合金在高溫下的強(qiáng)度和抗蠕變性能降`低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、安全無毒的高耐熱性鎂稀土硼合金及其制備方法。本專利技術(shù)主要是以價格低廉的氮化硼為硼源，通過高壓滲硼方法制得含有硼稀土化合物的鎂稀土硼合金。本專利技術(shù)的高耐熱性鎂稀土硼合金的化學(xué)分子式為Mg-xRE-yB，其中RE代表17種稀土元素(Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 和 Lu)中的一種或多種，當(dāng)多種稀土元素共存時，各稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均等。x、y為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，7%<x< 12%，0.5% ≤ y ≤3%。本專利技術(shù)的制備方法如下:1、鎂稀土合金表面預(yù)處理:首先，將鎂稀土合金表面用砂紙打磨干凈，依次選用150#、320#、600#、1200#、2000#砂紙對合金表面進(jìn)行打磨，目測鎂稀土合金表面劃痕方向一致即可，然后用去離子水沖洗，利用拋光布采用水拋的方式將鎂稀土合金材料表面拋光至劃痕消失。最后將拋光好的鎂稀土合金用超聲波清洗機(jī)進(jìn)行超聲清洗，以無水乙醇為清洗劑，清洗溫度為15°C，清洗時間為10-15min。2、裝配高壓試樣先用冷壓機(jī)將步驟I處理的鎂稀土合金用氮化硼粉末包裹，然后在石墨管底部先放置一個與其內(nèi)徑相同的圓柱形的葉臘石塊，將包裹后的鎂稀土合金緊貼底部葉臘石塊放入石墨管中，再在頂部放入同樣的一個圓柱形葉臘石塊，最后用兩片直徑與石墨管外徑相同的石墨片分別將其頂部和底部封住，將封好后的石墨管放入一立方體葉臘石塊中間的圓孔內(nèi)中間位置，石墨管兩端再放兩個導(dǎo)電鋼圈。3、高壓滲硼將步驟2裝配好的高壓試樣放在高壓六面頂壓機(jī)的腔體位置，錘頭對正后進(jìn)行高壓滲硼，將壓力升高至6GPa，以10°C /min的升溫速率將溫度升高至1000-1400°C，保溫30-120min,然后關(guān)閉電源停止加熱，空冷至室溫，卸壓后取出高壓試樣，得到含有硼稀土化合物的鎂稀土硼合金。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:1、以價格低廉的氮化硼粉作為單一硼源，減少了滲硼劑的種類，易于制備，降低了生產(chǎn)成本，避免了有害氣體對環(huán)境的污染。2、滲硼工 藝簡單，無需添加催化劑和保護(hù)氣體，在空氣中即可滲氮；3、滲氮層的厚度理想，且生成的硼稀土化合物作為析出相溶入鎂基體中，與鎂基體結(jié)合緊密；4、生成的硼稀土化合物具有良好的熱穩(wěn)定性，有效的提高了鎂稀土合金的高溫強(qiáng)度和蠕變性能，可以在300°C溫度下長期使用。【具體實施方式】:實施例1將Mg-8wt.%Gd鎂釓合金切割成Φ6.5mmX8mm的圓柱體試樣，依次用150#、320#、600#、1200#、2000#砂紙把鎂釓合金表面打磨干凈，目測鎂釓合金表面劃痕方向一致即可，然后用去離子水沖洗，利用拋光布采用水拋的方式將鎂釓合金表面拋光至劃痕消失。最后將拋光好的鎂釓合金用超聲波清洗機(jī)進(jìn)行超聲清洗，以無水乙醇為清洗劑，清洗溫度為15°C，清洗時間為lOmin。先用冷壓機(jī)將上述鎂釓合金用價格低廉的氮化硼粉末包裹，然后在石墨管底部先放置一個與其內(nèi)徑相同的圓柱形的葉臘石塊，將包裹后的鎂釓合金緊貼底部葉臘石塊放入石墨管中，再在石墨管頂部放入同樣的一個圓柱形葉臘石塊，最后用兩片直徑與石墨管外徑相同的石墨片分別將石墨管頂部和底部封住。將封好的石墨管放入一立方體葉臘石快中間的圓孔內(nèi)中間位置，石墨管兩端再放兩個導(dǎo)電鋼圈，完成高壓試樣的裝配。將上述裝配好的高壓試樣放在高壓六面頂?shù)那惑w位置，錘頭對正后進(jìn)行高壓滲硼將壓力升高至6GPa，以10°C /min的升溫速率將溫度升高至1200°C，在1200°C保溫30min，然后關(guān)閉電源停止加熱，空冷至室溫，卸壓后取出試樣，得到含有GdB12析出相的鎂釓硼(Mg-Gd-B)合金。經(jīng)檢測該合金成分為Mg-7Gd-0.5B合金，其在300°C的拉伸強(qiáng)度為314MPa，延伸率達(dá)到43.6% (見表1)。實施例2將Mg_5wt.%La-5wt.%Ce鎂鑭鈰合金切割成Φ6.5mmX8mm的圓柱體試樣，依次用150#、320#、600#、1200#、2000#砂紙把鎂釓合金表面打磨干凈，目測鎂鑭鈰合金表面劃痕方向一致即可，然后用去離子水沖洗，利用拋光布采用水拋的方式將鎂鑭鈰合金表面拋光至劃痕消失。最后將拋光好的鎂鑭鈰合金用超聲波清洗機(jī)進(jìn)行超聲清洗，以無水乙醇為清洗劑，清洗溫度為15°C，清洗時間為15min。先用冷壓機(jī)將上述鎂鑭鈰合金用價格低廉的氮化硼粉末包裹，然后在石墨管底部先放置一個與其內(nèi)徑相同的圓柱形的葉臘石塊，將包裹后的鎂鑭鈰合金緊貼底部葉臘石塊放入石墨管中，再在石墨管頂部放入同樣的一個圓柱形葉臘石塊，最后用兩片本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種高耐熱性鎂稀土硼合金，其特征在于：它的化學(xué)分子式為Mg?xRE?yB，其中RE代表17種稀土元素Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一種或多種，當(dāng)多種稀土元素共存時，各稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均等；x、y為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，7%≤x≤12%，0.5%≤y≤3%。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭秋明，付輝，李慧，
申請(專利權(quán))人：燕山大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：河北;13
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