(19)中华人民共和国国家知识产权局
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| (10)申请公布号 CN 101240391 A (43)申请公布日 2008.08.13 |
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(21)申请号 CN200810050372.X
(22)申请日 2008.02.04
(71)申请人 中国科学院长春应用化学研究所
地址 130022 吉林省长春市人民大街5625号
(72)发明人 王立民 孟凡岩 吴耀明 王立东 杨洁 毕广利
(74)专利代理机构 长春科宇专利代理有限责任公司
代理人 马守忠
(51)Int.CI
C22C23/04
C22C1/02
(54)发明名称
(57)摘要
本发明涉及平衡优化的二元增强阻尼镁合金及其制备方法。该合金组成通式表示为：Mg－3wt％Zn－3wt％RE；所述的RE为La、Ce、Pr或Nd，杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt％，用Mg平衡总量到100％。设计和制备中等刚度、中等强度、上中等阻尼性能和中等原料成本的二元增强阻尼镁基合金的方法，得到的该合金有利于平衡优化刚度、宽频段、宽的应变振幅、宽温度区间、强度、足够耐高温、抗蠕变、韧性、价格、利于防腐处理和利于热加工等实际应用中需求的要素，利于解决工业上可供选择的阻尼镁基合金品种不多以及稀土资源选择利用或替代利用性不足的问题。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1、平衡优化的二元增强阻尼镁合金，其特征在于，其组成通式表示为：Mg-3wt％Zn-3wt％RE；所述的RE为La、Ce、Pr或Nd，杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt％，用Mg平衡总量到100％。
2、如权利要求1所述的平衡优化的二元增强阻尼镁合金的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
1)原料为：纯度为99.9％的Mg锭，纯度为99.98％的金属Zn锭，纯度均为99.5％的Mg-La、Mg-Ce、Mg-Pr和Mg-Nd中间合金锭，所述的中间合金锭中稀土分别占中间合金重量百分比为：Mg-La中间合金中的La占17wt％；Mg-Ce中间合金中的Ce占23wt％；Mg-Pr中间合金中
的Pr占20wt％；Mg-Nd中间合金中的Nd占28wt％；金属Mg锭；
2)金属Mg锭、金属Zn锭和中间合金锭经分割，除油，干燥和去除氧化皮得到块状料；按照通式Mg-3wt％Zn-3wt％RE配比进行称量配料；合金熔炼在气体保护电阻炉中进行，先用KCl∶NaCl重量比为3∶1的熔盐清洗石墨坩埚，然后将坩埚放入到电阻炉中预热至500℃，通入保护气体，该保护气体的组成为CO<sub>2</sub>气体的体积分数为50％，SF<sub>6</sub>气体的体积分数为0.3％，用空气平衡体积分数至100％；随后装入镁块升温至720℃，待Mg块全部熔化后升温至750℃，依次加入Zn块和Mg-RE中间合金块，再升温至780℃后，搅拌1分钟，在780℃静置30min，停止对炉供热，待炉温降温至720℃，将合金挡渣浇铸在事先预热至300℃的铸铁模具中，模具空冷至室温，合金出模，获得平衡优化的二元增强阻尼镁合金。
说 明 书
技术领域
本发明涉及一种平衡优化的二元增强阻尼镁合金及其制备方法，特别是涉及用化学性质类似
性的轻稀土La、Ce、Pr和Nd与金属锌为优化元素和强化元素，平衡刚度、阻尼性、强度和韧性的阻尼镁基合金和制备方法。
背景技术
具有良好的刚度、在宽频段、宽的应变振幅和宽温度区间内有较好阻尼性、较高强度、足够耐高温和抗蠕变、合适韧性和价格、利于防腐处理和热加工的阻尼镁基合金有着强烈的市场需求。金属镁由于自身存在理想滑移面和滑移系，为位错型阻尼合金的首选原料之一，特别是金属镁具有轻量化特点，更成为减重或节能减排等应用场合不可替代的金属材料。
但是，金属镁阻尼好和轻量化等优点之外更多不足表现在易腐蚀、耐高温和抗蠕变差，用于指定器件时强度和刚度达不到要求。显然，任何阻尼合金在实际应用场合必须满足结构-功能一体化要求。选择增强元素、通过平衡刚度、阻尼性、强度、耐高温、抗蠕变、价格、防腐后处理和热加工等实际需求要素之间关系，成为设计并优化具有结构-功能一体化性质的阻尼镁基合金的研究和开发的切入点。
到目前为止，选择增强元素的品种或多元增强元素用于平衡刚度、阻尼性、强度等上述实际
需求要素之间关系是十分困难的。表现在从1958年至今，各国大量应用的仍为Weissman发明的Mg-0.6Zr和在其基础上改良获得KISI合金；该类阻尼合金，属于用Zr一元增强和用Zr平衡优化的阻尼镁合金，即选择增强元素品种的数量为一种(一元增强)，到今天其研究和改良仍在继续(物理学进展，2006年，26卷，3、4期，P419-422)。
2007年1月，中国专利局公开了题为“高强韧高阻尼变形镁合金及其制备方法”的200610010326.8号专利，该发明对于Mg-0.58Zr-0.2Cu-0.1Mn、Mg-3.2Cu-0.8Mn-0.2Ce和Mg-3.4Si-0.3Cu三个合金体系，通过多向锻造、ECAP或MDF强烈塑性变形或常规热挤压等手段，获得具有很好强度、刚度和阻尼系数Q<sup>-1</sup>为0.013-0.023范围的阻尼镁合金。该发明略显不足的地方为：由于Cu的腐蚀电位偏正而与基体Mg构成腐蚀的微电池，Cu的添加可成为合金的腐蚀源，。该发明原理与本发明相似的地方表现在：添加细化晶粒元素，提高合金力学性能的同时注意平衡减少位错弱钉扎点的数量等问题。但该发明向纯镁中添加固溶度小的铜和硅等合金化元素的设计与本发明添加稀土和锌的设计本质上不同，不构成对本发明新颖性的限制。
2007年9月，中国专利局对题为“Mg<sub>2</sub>Si/Mg-9Al-Y高阻尼复合材料的制备方法”
的200510110427.8号的专利授权。该发明使组成为Mg-1wt％Si-0.6wt％Y-0.3wt％RE-0.5wt％Sb、Mg-2wt％Si-0.7wt％Y-0.3wt％RE-0.5wt％Sb和Mg-3wt％Si-0.8wt％Y-0.3wt％RE-0.5wt％Sb三个体系的室温阻尼系数tanδ最大值分别达到0.037、0.053和0.068，与对照合金AZ91阻尼系数tanδ的0.025平均提高一倍。并且在150℃下抗拉强度比AZ91合金平均提高20％。该发明优点在于：在平衡刚度、阻尼性和宽温度区性三要素方面获得较好的优化结果，但相对缺陷在于韧性和抗晶界腐蚀方面平衡优化较差，由于Mg<sub>2</sub>Si在晶界上以粗大汉字状存在、大幅度提高刚度、耐温等级和晶界阻尼效果同时，难以克服的负面效应为高脆性和低抗晶界腐蚀性；正如该发明题目定义该材料为“复合材料”，而不定义为合金，由于合金通常来说韧性不能趋于零。与此类似的发明还有：
豫公网安备41160202000603
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