专利名称：一种镁合金及其熔炼、热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合金及其工艺方法，具体地说，涉及一种镁钙锌合金及其熔炼和热处理工艺。
背景技术：
在工业材料领域，镁作为一种最轻的金属结构材料，性能优异，资源丰富，在航天、电子、汽车、家电等各领域应用广泛。尽管如此，由于受抗蚀性能、材料制备以及加工技术等多种因素的制约，镁的发展潜力和实际应用存在很大的差异。
纯镁在工业应用中的主要问题有:一、纯镁有很差的机械性能，不能达到工业零件对抗拉强度和屈服强度的要求；二、纯镁晶粒比较粗大并且分布不均匀，对强度和力学性能极其不利，因此晶粒需要细化。为了改善这些问题，学界开始研究镁的表面改性处理方法，但仅仅做表面处理不能从根本上解决问题，经过各种实验发现一个提高镁性能的有效手段:合金化，目前市场急需一种具有质量轻、导电性好、热性好、耐冲击、价格便宜及环保等众多优点的镁合金产品。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种镁合金，可以解决现有技术中纯镁机械性能差、强度和力学性能不佳的问题。为实现上述目的，本发明提供一种镁合金，按重量百分比计包含:0.5 1.5% 钙；0.5 2.5% 锌；其中直至100%的余量是镁。需要说明的是，直至100重量％的余量包括镁以及不可避免的杂质，这样的杂质可来自于合金的制造过程或来自已经存在于原料中的杂质。钙是提高镁合金性能的典型合金因素，起到重要的作用:第一:Ca在Mg中有很低的固溶度，加入少量的钙能有效的细化晶粒，显著改善纯镁的晶粒尺寸、形状;第二:可以增强高温下镁合金的抗氧化性，表面可以形成复合保护膜MgO+CaO，加强保护作用；第三:可改变抗蠕变性能，在镁合金中加入Ca后形成的Mg2Ca化合物，为六方晶体结构，与纯镁结构相似。Mg2Ca有很好的热稳定性，与基体形成牢固界面，起到钉扎的作用，从而使合金整体蠕变抗力提高；第四:在铸造过程中，形成的Mg2Ca相还能够起到阻燃作用，但对抗腐蚀性不利，所以要适量加入。研究发现，元素Ca对AZ91D镁合金的组织结构、腐蚀性能及其力学性能的影响。当Ca的加入量小于1.0%时，镁合金的抗拉强度及延伸率随含量的增加得到提高，当Ca的加入量达到1.0%时，抗拉强度和延伸率达到最高，当Ca的加入量超过1.0%时，抗拉强度和延伸率均下降。Mg-Zn是重要的镁合金系，Zn在Mg中有很大的固溶度，并且随温度降低而明显降低，Zn能提高液体的流动性、合金的机械性能，改善铸件品质，并且容易与其它合金元素形成化合物，进一步加强固溶强化的作用，提高合金的耐蚀性，生成化合物MgZn还能起到固溶强化与时效强化的双重效果。国外研究时发现:当在镁合金中加入少量的Zn时，可以使基体的电位适当的提高，因而镁合金的耐蚀性也提高。另外，本发明还提供一种镁合金的熔炼工艺，所述镁合金按重量百分比计包含:0.5 1.5% 钙；0.5 2.5% 锌；其中直至100%的余量是镁；需要说明的是，直至100重量％的余量包括镁以及不可避免的杂质，这样的杂质可来自于合金的制造过程或来自已经存在于原料中的杂质。其熔炼工艺具体步骤如下:(I)将镁锭分割成小块，去掉镁锭表面的杂质和氧化皮，将金属锌和金属钙分别称量好待用；(2)熔炼前，将石墨坩埚与模具预热到280 290°C ； (3 )熔炼时，首先将镁块放入坩埚，置于炉中，抽真空完成后，接着充入高纯氩气和六氟化硫气体的混合气体；(4)加热至纯镁块完全熔化，此后升温到700 740V，搅拌3 8min ；(5)用铝箔将金属钙包好，迅速加入到镁溶液的底部，3 Smin后加入锌块，搅拌，拔渣，最终温度升高到750 800°C时保温8 12min ；
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(6)将熔融液体降温至在700 740 V，保温3 8min，开炉取出模具，然后将熔融液体浇入到模具中，待模。另外，本发明还提供一种镁合金的热处理工艺，所述镁合金按重量百分比计包含:0.5 1.5% 钙；0.5 2.5% 锌；其中直至100%的余量是镁；需要说明的是，直至100重量％的余量包括镁以及不可避免的杂质，这样的杂质可来自于合金的制造过程或来自已经存在于原料中的杂质。其热处理工艺具体步骤如下:(I)均匀化退火:将所述镁合金置于氢气管式炉中热处理3 8h，热处理温度为300 350。。；(2)固溶处理:将合金继续金相热处理5 10h，热处理温度为400 500°C，取出后在60 75 °C的恒温水浴中冷却。本发明一种镁合金的优点是:一、提高合金的机械性能，为其在在工业上的应用开拓了广阔前景；二、改善合金的铸造性能，由于纯镁的熔点高，收缩量大，流动性差，并且在150°C温度以上强度明显下降的缺点，采用合金化的方法能使镁合金的液相温度降低，流动性增力口，收缩倾向减少，铸造性能提闻;三、增加合金的抗蠕变性能。本发明一种镁合金的热处理工艺的优点是:可以充分发挥合金元素的作用，减小镁合金铸件的内应力，消除铸造过程中产生的缺陷从而使镁合金产生强化，需要对镁合金
铸锭进行热处理。
图1所示为本发明一种镁合金制成的可生物降解气道支架结构示意图。图2所示为实施例3中球囊装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图提供本发明的具体实施方式
。实施例1预备制作镁合金I，本实验以镁锭为主要成分(见表1-1)，金属钙和金属锌为合金
元素，在保护气(高纯氩气99.5%，六氟化硫0.05%)下，制备镁钙锌合金，所用实验材料与、
重量及药品如表1-2所示，本实验所用到的主要设备列于表1-3。表1-1纯镁锭的成分
权利要求
1.一种镁合金，其特征在于，按重量百分比计包含:.0.5 1.5% 钙；.0.5 2.5% 锌； 其中直至100%的余量是镁。
2.一种镁合金的熔炼工艺，其特征在于，所述镁合金按重量百分比计包含:.0.5 1.5% 钙；.0.5 2.5% 锌； 其中直至100%的余量是镁； 其熔炼工艺具体步骤如下: (1)将镁锭分割成小块，去掉镁锭表面的杂质和氧化皮，将金属锌和金属钙分别称量好待用； (2)熔炼前，将石墨坩埚与模具预热到280 290V ； (3 )熔炼时，首先将镁块放入坩埚，置于炉中，抽真空完成后，接着充入高纯氩气和六氟化硫气体的混合气体； (4)加热至纯镁块完全熔化，此后升温到70(T740°C，搅拌:T8 min ； (5)用铝箔将金属钙包好，迅速加入到镁溶液的底部，31min后加入锌块，搅拌，拔渣，最终温度升高到75(T800°C时保温8 12 min ； (6)将熔融液体降温至在70(T740°C，保温:Γ8 min，开炉取出模具，然后将熔融液体浇入到模具中，待模。
3.一种镁合金的热处理工艺，其特征在于，所述镁合金按重量百分比计包含:.0.5 1.5% 钙；.0.5 2.5% 锌； 其中直至100%的余量是镁； 其热处理工艺具体步骤如下: (I)均匀化退火:将所述镁合金置于氢气管式炉中热处理:T8h，热处理温度为.300 350 V ； (2)固溶处理:将合金继续金相热处理5 10 h，热处理温度为40(T500 °C，取出后在.60^75 0C的恒温水浴中冷却。
全文摘要
本发明提供一种镁合金，按重量百分比计包含0.5～1.5%钙；0.5～2.5%锌；其中直至100%的余量是镁；还提供一种镁合金的熔炼工艺，步骤如下(1)镁锭切块去杂质，锌、钙称量待用；(2)将坩埚与模具预热；(3)将镁块放入坩埚，置于炉中，抽真空完成后，充入混合气体；(4)加热至镁块完全熔化，再升温搅拌；(5)用铝箔将金属钙包好，加入镁溶液的底部，再加入锌块，搅拌，拔渣，温度升高后保温；(6)将熔融液体降温后再保温，开炉取模，将熔融液体浇入到模具中，待模；还提供一种镁合金的热处理工艺，步骤如下(1)均匀化退火；(2)固溶处理。本发明镁合金的优点是提高合金的机械性能；改善铸造性能；增加合金的抗蠕变性能。
文档编号C22F1/06GK103243251SQ201310195038
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月21日 优先权日2013年5月21日
发明者陆兆辉, 徐志伟, 王顺民, 薛邦德 申请人:上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心