一种纳米SiC颗粒复合强化的时效镁锡合金及其制备工艺

本发明属于有色金属合金领域，尤其涉及一种纳米sic颗粒复合强化的时效镁锡合金及其制备工艺。

背景技术：

1、镁锡合金近年来逐渐受到关注，主要归根于mg2sn良好的耐热性，以及sn元素在mg基体中随温度变化的固溶度差异，可以达到良好的固溶时效强化效果。k. hono等人系统研究了mg-sn合金的时效行为，使得mg-sn-al合金显微硬度达到~75hv，达到该领域领先水平。近年来，ag、na、hf和zn等多种元素尝试添加到mg-sn合金中，使得到mg-sn合金的时效行为得到一定程度的改善，主要依靠增加析出相的形核数或异质析出相长大，细化析出相可以改善合金的强度与韧性。

2、纳米级颗粒复合添加达到mg-sn合金中目前关注的比较少，仍然停留在纳米级颗粒复合添加达到其他mg合金中，典型的如纳米碳化硅改性mg-al-zn系镁合金材料(cn201610009180.9)，依靠al2o3复合强化的镁合金(cn201610117509.3)等。添加sic颗粒可以作为异质分布在mg-sn合金中，一方面可以改善mg2sn相的析出行为，细化析出相并且增加其密度；同时sic颗粒可以有效阻碍位错滑移，提高合金强度；另外，sic颗粒可以细化晶粒，起到细晶强化的效果。故纳米级颗粒复合添加达到mg-sn合金可以显著改善合金性能，从而开发一种具有优异性能的mg-sn/sic金属基复合材料，且原材料及加工工艺成本低廉，工艺可行性较强，具备良好的市场前景。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提出了一种纳米sic颗粒复合强化的时效镁锡合金及其制备工艺。

2、本发明提供如下技术方案。

3、一种纳米sic颗粒复合强化的时效镁锡合金，合金中各组分及其重量百分比为：

4、sn：6.0～9.0wt%；

5、al：0.5～1.0wt%；

6、sic：1.0～4.0wt%；

7、余量为mg和杂质。

8、作为优选，合金中各组分及其重量百分比为：

9、sn：7.0～8.0wt%；

10、al：1.0wt%；

11、sic：3.0～4.0wt%；

12、余量为mg和杂质。

13、作为优选，合金中各组分及其重量百分比为：

14、sn：8.0wt%；

15、al：1.0wt%；

16、sic：4.0wt%；

17、余量为mg和杂质。

18、在另一方面，本发明还提供制备技术方案。

19、（1）配料：根据合金中各组分以及质量百分比称取所需原材料，所述各类原料包括：高纯mg（纯度大于99.5%）、高纯sn（纯度大于99.9%）、高纯al（纯度大于99.5%）、sic纳米颗粒（尺寸主要分布在50-100nm）。

20、（2）热炉：将熔炼炉升温至500℃，待温度稳定后，向炉膛内通入99%co2+1%sf6气体保护气氛，同时，200℃烘干浇铸模具。

21、（3）熔炼：将称取的高纯mg、高纯sn、高纯al放入熔炼炉中，500℃保温10min进行原材料烘干处理，然后将熔炼炉的温度升高至710℃保温20min，继续升温740℃保温20min，进行完全熔解。

22、（4）添加sic纳米颗粒：740℃保温完成后，将sic纳米颗粒用铝箔包裹放入熔液中。

23、（5）去杂与搅拌：添加sic纳米颗粒后，将炉温降至700℃，保温10min，保温期间完成搅拌，混合均匀，一次性去除熔体表层渣料。

24、（6）铸造：将除渣后的熔体浇注于200℃下预热的金属模具，自然冷却，获得铸态mg-sn/sic金属基复合材料。

25、（7）均匀化与固溶处理：得到的铸态mg-sn/sic金属基复合材料进行均匀化与固溶处理，具体条件为：在400℃条件保温16h完成均匀化处理，在470℃下保温4-6h完成固溶处理。

26、（8）将处理后的固溶态mg-sn/sic金属基复合材料进行时效处理，具体条件为：200℃，保温时间为110-140h，水冷得到纳米sic颗粒复合强化的时效镁锡合金。

技术特征：

1.一种纳米sic颗粒复合强化的时效镁锡合金，其特征在于，合金中各组分及其重量百分比为：

2.根据权利要求1所述的mg-sn/sic金属基复合材料，其特征在于，包括以下制备步骤：

3.根据权利要求2所述的铸态mg-sn/sic金属基复合材料，进行均匀化与固溶处理，其特征在于，所述步骤s6后，还包括：

4.根据权利要求3所述的固溶态mg-sn/sic金属基复合材料，进行时效处理，其特征在于：

技术总结
本发明公开一种纳米SiC颗粒复合强化的时效镁锡合金及其制备工艺，属于有色金属合金领域，该合金中各组分及其重量百分比为：锡6.0～9.0wt%；铝0.5～1.0wt%；碳化硅1.0～4.0wt%；余量为Mg和杂质。合金制备工艺包含熔炼与浇铸、均匀化与固溶处理、时效处理三个主要制备步骤。依靠SiC纳米颗粒达到细化晶粒与Mg<subgt;2</subgt;Sn析出相的效果，依靠固溶‑时效热处理开发一种新型复合高强镁合金及其制备工艺，获得组织由Mg<subgt;2</subgt;Sn析出相、SiC颗粒和细小晶粒组成的高强镁锡合金复合材料，具有优异的力学性能，且该合金不需要复杂的变形处理，材料及生产成本低廉，市场应用前景广。

技术研发人员：李万东
受保护的技术使用者：河北石油职业技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4