本發(fā)明屬于鎂合金熔鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種zn-mg-ti中間合金及用于制備mg-zn系鎂合金的方法。

背景技術(shù)：

mg-zn系合金是一類重要的商用鎂合金，該類合金由于mgzn2相的時(shí)效析出強(qiáng)化使合金具有較高的強(qiáng)度，屬高強(qiáng)鎂合金。二元mg-zn合金由于晶粒粗大、鑄造熱裂傾向嚴(yán)重，目前商用mg-zn系合金中通常加入微量zr細(xì)化晶粒和改善鑄造性能，形成mg-zn-zr三元合金，其典型牌號(hào)為zk60（4.8~6.2wt%zn,0.45~0.8wt%zr，余量mg）。mg-zn-zr合金凝固結(jié)晶時(shí)，zr首先從鎂熔體中析出并作為隨后結(jié)晶的α-mg固溶體的形核基底、細(xì)化mg晶粒，在凝固結(jié)晶后期，形成α-mg+mgzn2離異共晶。mg-zn-zr合金中大量該低熔點(diǎn)共晶相的存在，不僅導(dǎo)致合金塑性成形性能惡化，而且由于共晶相與基體相之間的電位差形成的原電池反應(yīng)，加劇了鎂的腐蝕，降低了鎂合金的耐腐蝕性能。如何在保持mg-zn系高強(qiáng)度的同時(shí)，改善合金的塑性和耐腐蝕性能，是鎂合金應(yīng)用中面臨的重要問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種zn-mg-ti中間合金及用于制備mg-zn系鎂合金的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種zn-mg-ti中間合金，其特征在于，以工業(yè)純鋅、純鎂及鈦粉為原料，其重量百分比為：ti3~5wt%，mg12~14wt%，余量為zn。

進(jìn)一步，所述zn-mg-ti中間合金的制備方法，包括如下步驟：

（1）采用將鈦粉夾于兩層鋅塊之間的布料方式，將鋅和鈦粉置于坩堝爐內(nèi)，在co2+sf6混合氣體保護(hù)氣氛下，升溫至500~600℃，使鋅全部熔化，并適當(dāng)攪拌；

（2）在熔體中加入純鎂，繼續(xù)升溫至720~780℃，待鎂全部熔化后保溫30~60min，保溫期間每間隔10~15min攪拌一次，然后加入精煉劑除渣精煉；

（3）將合金熔體澆注成型即得zn-mg-ti中間合金。

進(jìn)一步，所述zn-mg-ti中間合金用于制備mg-zn系鎂合金的方法，包括以下步驟：

（1）在co2+sf6混合氣體保護(hù)氣氛下，于坩堝爐中加熱熔化工業(yè)純鎂，保溫5~10min，扒渣；

（2）調(diào)整坩堝爐溫至700~740℃，加入上述zn-mg-ti中間合金，加入量為6~8wt%；待全部熔化后，攪拌，保溫10~40min，然后加入精煉劑除渣精煉；

（3）將合金熔體澆注于預(yù)熱至~350℃的模具中，獲得mg-zn-ti鎂合金。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明提供的zn-mg-ti中間合金，在所述成分范圍內(nèi)形成zn-mg-ti三元相，其熔點(diǎn)在720℃左右（在所述成分范圍內(nèi)視成分不同稍有差異），非常適合于添加于鎂熔體中，克服了由于ti的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于鎂的沸點(diǎn)及ti在鎂中的固溶度很低而造成的ti添加難度大和工藝復(fù)雜的問題，從而在mg-zn系合金中成功實(shí)現(xiàn)了ti的微合金化改性。

2、由于zn-mg-ti中間合金的加入，不僅有效細(xì)化了mg-zn合金晶粒，而且改變了合金的凝固路徑，使得所得到的mg-zn-ti鎂合金中的α-mg+mgzn2共晶相的數(shù)量大大減少，合金的塑性和耐腐蝕性能明顯提高。與mg-zn-zr合金不同，mg-zn-ti合金中的α-mg+mgzn2共晶相的數(shù)量大大減少，這一方面減輕了共晶相帶來的腐蝕問題，另一方面改善了塑性，與此同時(shí)，zn元素更多的溶解于鎂基體中，可以提高時(shí)效析出mgzn2相帶來的強(qiáng)化效果，有利于合金強(qiáng)度的提升。

3、本發(fā)明提供的zn-mg-ti中間合金及用于制備mg-zn系鎂合金的方法，采用ti對mg-zn系合金進(jìn)行微合金化改性，不僅可以起到商用合金中添加zr的晶粒細(xì)化作用，還具有ti的性能特點(diǎn)所帶來的優(yōu)勢，包括密度小、耐蝕性強(qiáng)等，因而改善了mg-zn系鎂合金的耐腐蝕性能。結(jié)果表明，與zk60鎂合金相比，本發(fā)明提供的mg-zn-ti合金的塑性延伸率提高了25~75%，而腐蝕速度降低。

附圖說明

圖1（a）和（b）是含鋅量相同的mg-zn二元和mg-zn-ti三元鎂合金均勻化態(tài)的金相顯微組織照片。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2獲得的mg-zn-ti合金以及商用zk60鎂合金在3.5%nacl溶液中的析氫速度曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

一種zn-mg-ti中間合金，以工業(yè)純鋅、純鎂及鈦粉為原料，其重量百分比為：ti4.6%，mg12.8%，余量為zn。

采用將鈦粉夾于兩層鋅塊之間的布料方式，將鋅和鈦粉置于坩堝爐內(nèi)，在co2+sf6混合氣體保護(hù)氣氛下，升溫至500℃，使鋅全部熔化，并適當(dāng)攪拌；然后，在熔體中加入純鎂，繼續(xù)升溫至720℃，待鎂全部熔化后保溫40min，保溫期間每間隔約10min攪拌一次，然后加入精煉劑除渣精煉；最后，將合金熔體澆注成型即得zn-mg-ti中間合金。

本發(fā)明提供的將該zn-mg-ti中間合金用于制備mg-zn系鎂合金的方法，首先，在co2+sf6混合氣體保護(hù)氣氛下，于坩堝爐中加熱熔化工業(yè)純鎂，保溫5min，扒渣；接著，調(diào)整坩堝爐溫至720℃，加入上述zn-mg-ti中間合金，加入量為7.5wt%；待全部熔化后，攪拌，保溫30min，然后加入精煉劑除渣精煉；最后，將合金熔體澆注于預(yù)熱至~350℃的模具中，獲得成分為mg-6.2wt%zn-0.35wt%ti的mg-zn-ti三元鎂合金。

實(shí)施例2：

一種zn-mg-ti中間合金，以工業(yè)純鋅、純鎂及鈦粉為原料，其重量百分比為：ti3.4%，mg13.6%，余量為zn。

采用將鈦粉夾于兩層鋅塊之間的布料方式，將鋅和鈦粉置于坩堝爐內(nèi)，在co2+sf6混合氣體保護(hù)氣氛下，升溫至600℃，使鋅全部熔化，并適當(dāng)攪拌；然后，在熔體中加入純鎂，繼續(xù)升溫至780℃，待鎂全部熔化后保溫60min，保溫期間每間隔約15min攪拌一次，然后加入精煉劑除渣精煉；最后，將合金熔體澆注成型即得zn-mg-ti中間合金。

本發(fā)明提供的將該zn-mg-ti中間合金用于制備mg-zn系鎂合金的方法，首先，在co2+sf6混合氣體保護(hù)氣氛下，于坩堝爐中加熱熔化工業(yè)純鎂，保溫10min，扒渣；接著，調(diào)整坩堝爐溫至735℃，加入上述zn-mg-ti中間合金，加入量為6wt%；待全部熔化后，攪拌，保溫10min，然后加入精煉劑除渣精煉；最后，將合金熔體澆注于預(yù)熱至~350℃的模具中，獲得成分為mg-5.0wt%zn-0.28wt%ti的mg-zn-ti三元鎂合金。

本發(fā)明提供的zn-mg-ti中間合金，成功實(shí)現(xiàn)了mg-zn系合金的ti微合金化改性，有效細(xì)化了mg-zn合金晶粒，附圖1（a）和（b）分別是含鋅量相同的mg-zn二元和mg-zn-ti三元鎂合金均勻化態(tài)的金相顯微組織照片，照片顯示，與mg-zn合金相比，mg-zn-ti合金的晶粒尺寸明顯細(xì)化；從組織照片中還可以觀察到，mg-zn-ti合金中的第二相數(shù)量明顯少于mg-zn合金，說明ti微合金化改性明顯減少了α-mg+mgzn2共晶相的數(shù)量、有助于促進(jìn)zn在基體中的溶解。這不僅有助于改善合金的耐腐蝕性能，還可以提高合金的塑性。

為了進(jìn)一步說明該效果，將本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2獲得的mg-zn-ti合金，以及商用zk60合金，在3.5%nacl溶液中浸泡，測定各合金的析氫速度曲線，如附圖2所示。從圖2可以看出，zk60鎂合金的腐蝕速度最大，而本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2獲得的mg-zn-ti合金，其腐蝕速度均有不同程度的降低，表明合金的耐腐蝕性能得到了改善。同時(shí)，對合金經(jīng)過相同的熱擠壓制備成棒材，測試合金棒材的力學(xué)性能。結(jié)果表明，與zk60鎂合金相比，本發(fā)明提供的mg-zn-ti合金的塑性延伸率提高了25~75%。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。