一種防止Mg-Li基鎂合金表面脫Li及氧化的熱處理方法技術

本發明專利技術屬于金屬材料及冶金技術領域，特別涉及一種防止Mg-Li基鎂合金表面脫Li及氧化的熱處理方法，將Mg-Li基鎂合金鑄錠用0.1mm厚的鋁箔或銅箔雙層包覆，并擠出鋁箔或銅箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使鋁箔或銅箔與鑄錠表面嚴實貼合，從而令鑄錠與空氣隔離；將鋁箔或銅箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用細沙或石墨粉將鑄錠完全掩埋，掩埋深度大于等于100mm；將放置鑄錠和細沙或鑄錠和石墨粉的容器送入電阻爐中進行熱處理。本發明專利技術提供的熱處理方法，可有效的防止Li從鑄錠表面脫出，防止合金表面發生氧化，且具有易操作、低成本的優點，是一種可向工業生產中推廣的針對Mg-Li基鎂合金熱處理方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于金屬材料及冶金
，特別涉及。
技術介紹
鎂合金具有高比剛度、彈性模量高、高沖擊韌性、對缺口不敏感、低溫韌性好、良好切削加工性等優點，并且還可以回收利用，不會對環境造成污染，是一種21世紀的綠色金屬。作為鎂合金中的一個重要體系，Mg-Li基鎂合金是目前最輕的合金，是發展超輕高強合金最具潛力的合金系之一。相比于其他鎂合金，Mg-Li基鎂合金還擁有自己獨特的性能該系合金是唯一低于鎂基體密度的鎂合金體系，是目前最輕的合金材料，在Li含量達到一定值之后，其密度可以低于水的密度，能夠浮于水面上；同時該系合金隨著Li的添加合金相結構將發生由密排六方(hep)-密排六方+體心立方-體心立方(bcc)的轉變。因此，該系合金具有十分優良的塑性變形能力，在航空航天工業具有重要的應用價值。Mg-Li基鎂合金中的合金組元(Zn、Al和稀土元素等)一般都存在一定的熔點差，難免在凝固過程中存在成分偏析。熱處理可以有效的改善大部分Mg-Li基鎂合金的性能，這是因為熱處理可以消除鑄錠內部鑄造應力，消除鑄錠的成分偏析、組織非平衡、低熔點相和脆性相對合金塑性的不良影響，并促進合金元素均勻分布。另外，對于Zn、Al及部分稀土元素，在Mg中的溶解度隨溫度降低而顯著降低，因此，固溶時效熱處理是這些組元產生沉淀強化的先決條件。然而，由于Li是異常活潑金屬，在相同溫度下，Li的擴散系數遠高于Mg的擴散系數，P相的晶格和晶界擴散系數也遠高于a相，因此，Mg-Li基鎂合金，特別是Li含量較高的Mg-Li基鎂合金在熱處理過程中，表面和接近表面的區域內極易發生脫Li，這一關鍵性問題極大地制約了 Mg-Li基鎂合金的發展和應用。因此，探索防止Mg-Li基鎂合金脫Li及氧化、易操作、低成本的熱處理方法及工藝是目前開發Mg-Li基鎂合金亟待解決的重要問題之一。為解決此問題，在熱處理工藝上，實驗室通常采用充滿氬氣的石英管對Mg-Li基鎂合金試樣進行密封后進行熱處理。該方法對防止氧化有較好的效果，但對防止脫Li的效果并不理想，另外，該方法僅適用于小尺寸樣品，且操作繁瑣，成本高昂，不適用于向大規模工業生產推廣。
技術實現思路
針對現有技術中的不足，本專利技術提供了一種易操作、低成本且保護Mg-Li基鎂合金在熱處理過程中免于表面發生脫Li及氧化的熱處理方法。本專利技術的，包括以下步驟(I MfMg-Li基鎂合金鑄錠用0. Imm厚的鋁箔或銅箔雙層包覆，并擠出鋁箔或銅箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使鋁箔或銅箔與鑄錠表面嚴實貼合，使鑄錠與空氣隔離； (2)將鋁箔或銅箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用細沙或石墨粉將鑄錠完全掩埋，掩埋深度大于等于IOOmm ； (3)將放置鑄錠和細沙或鑄錠和石墨粉的容器送入電阻爐中進行熱處理，熱處理制度為加熱至300°C 400°C，保溫12 48小時。其中，所述的細沙顆粒直徑小于等于0. 25mm。本專利技術的特點和有益效果在于 本專利技術提供的，可有效的防止Li從鑄錠表面脫出，防止合金表面發生氧化，且具有易操作、低成本的優點，是一種可向工 業生產中推廣的針對Mg-Li基鎂合金熱處理方法。附圖說明圖I為本專利技術實施例I中鎂合金熱處理后的鑄錠表面； 圖2為本專利技術實施例I中鎂合金熱處理后用金相顯微鏡觀察到的鑄錠邊緣組織； 圖3為本專利技術實施例I中鎂合金熱處理后用金相顯微鏡觀察到的鑄錠中心部分組織； 圖4為本專利技術實施例2中鎂合金熱處理后的鑄錠表面； 圖5為本專利技術實施例2中鎂合金熱處理后用金相顯微鏡觀察到的鑄錠邊緣組織； 圖6為本專利技術實施例2中鎂合金熱處理后用金相顯微鏡觀察到的鑄錠中心部分組織； 圖7為本專利技術實施例3中鎂合金熱處理后的鑄錠表面； 圖8為本專利技術實施例4中鎂合金熱處理后的鑄錠表面； 圖9為本專利技術實施例5中鎂合金熱處理后的鑄錠表面； 圖10為本專利技術實施例6中鎂合金熱處理后的鑄錠表面。具體實施例方式以下結合實施例對本專利技術做進一步說明。本實施例中使用的金相顯微鏡型號為Leica MPS30。本實施例中的鎂合金采用Mg-3Li-lGd、Mg-6Li-3Zn、Mg_9Li_lY 和 Mg_llLi_3Al四種Mg-Li基鎂合金C>50mmX300mm (直徑X長)的圓柱形鑄錠,熱處理制度為加熱至3000C 400。。，保溫12 48小時。實施例I (1)將Mg-9Li-lY鎂合金鑄錠用0.Imm厚的鋁箔雙層包覆，并擠出鋁箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使鋁箔與鑄錠表面嚴實貼合，從而令鑄錠與空氣隔離； (2)將鋁箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用石墨粉將鑄錠完全掩埋，掩埋深度為 150mm ； (3)將放置鑄錠和石墨粉的容器送入電阻爐中進行熱處理，具體制度為加熱至350°C，保溫48小時。熱處理后鑄錠表面如圖I所示。為了觀察合金表面是否發生脫Li，對鑄錠邊緣和中心部分進行金相組織對比，分別如圖2和圖3所示，觀察圖2和圖3可知，該鎂合金沒有發生嚴重的脫Li現象。實施例2 (1)將Mg-9Li-lY鎂合金鑄錠用0.Imm厚的銅箔雙層包覆，并擠出銅箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使銅箔與鑄錠表面嚴實貼合，從而令鑄錠與空氣隔離； (2)將銅箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用細沙(顆粒直徑等于0.125mm)完全掩埋，掩埋深度為150mm ； (3)將放置鑄錠和細沙的容器送入電阻爐中進行熱處理，具體制度為加熱至400°C，保溫12小時。熱處理后鑄錠表面如圖4所示。為了觀察合金表面是否發生脫Li，對鑄錠邊緣和中心部分進行金相組織對比，分別如圖5和圖6所示，觀察圖5和圖6可知，該鎂合金沒有 發生嚴重的脫Li現象。實施例3 (1)將Mg-6Li-3Zn鎂合金鑄錠用0.Imm厚的銅箔雙層包覆，并擠出銅箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使銅箔與鑄錠表面嚴實貼合，從而令鑄錠與空氣隔離； (2)將銅箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用石墨粉完全掩埋，掩埋深度為150mm ； (3)將放置鑄錠和石墨粉的容器送入電阻爐中進行熱處理，具體制度為加熱至350°C，保溫36小時。熱處理后鑄錠表面如圖7所示。實施例4 (1)將Mg-3Li-lGd鎂合金鑄錠用0.Imm厚的鋁箔雙層包覆，并擠出鋁箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使鋁箔與鑄錠表面嚴實貼合，從而令鑄錠與空氣隔離； (2)將鋁箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用細沙(顆粒直徑等于0.25mm)完全掩埋,掩埋深度為IOOmm ； (3)將放置鑄錠和細沙的容器送入電阻爐中進行熱處理，具體制度為加熱至300°C，保溫12小時。熱處理后鑄錠表面如圖8所示。實施例5 (1)將Mg-6Li-3Zn鎂合金鑄錠用0.Imm厚的鋁箔雙層包覆，并擠出鋁箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使鋁箔與鑄錠表面嚴實貼合，從而令鑄錠與空氣隔離； (2)將鋁箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用細沙(顆粒直徑等于0.25mm)完全掩埋,掩埋深度為120mm ； (3)將放置鑄錠和細沙的容器送入電阻爐中進行熱處理，具體制度為加熱至300°C，保溫24小時。熱處理后鑄錠表面如圖9所示。實施例6 (1)將Mg-llLi-3Al鎂合金鑄錠用0.Imm厚的鋁箔雙層包覆，并擠出鋁箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使鋁箔與鑄錠表面嚴實貼合，從而令鑄本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種防止Mg?Li基鎂合金表面脫Li及氧化的熱處理方法，其特征在于包括以下步驟：（1）將Mg?Li基鎂合金鑄錠用0.1mm厚的鋁箔或銅箔雙層包覆，并擠出鋁箔或銅箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使鋁箔或銅箔與鑄錠表面嚴實貼合，使鑄錠與空氣隔離；（2）將鋁箔或銅箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用細沙或石墨粉將鑄錠完全掩埋，掩埋深度大于等于100mm；（3）將放置鑄錠和細沙或鑄錠和石墨粉的容器送入電阻爐中進行熱處理，熱處理制度為加熱至300℃~400℃，保溫12~48小時。

【技術特征摘要】
1.一種防止Mg-Li基鎂合金表面脫Li及氧化的熱處理方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將Mg-Li基鎂合金鑄錠用0.Imm厚的鋁箔或銅箔雙層包覆，并擠出鋁箔或銅箔與鑄錠之間縫隙內的空氣，使鋁箔或銅箔與鑄錠表面嚴實貼合，使鑄錠與空氣隔離； (2)將鋁箔或銅箔包覆的鑄錠放置于一個鐵質容器中并用細沙或石墨粉將鑄錠...

【專利技術屬性】
技術研發人員：寶磊，張志強，樂啟熾，崔建忠，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：