CN108707802B - 含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含长周期有序相的Mg‑Ni‑Y合金及其制备方法，该合金由以下质量百分比的组分组成：10～20wt.％的Ni，20～35wt.％的Y，余量为Mg。本发明制备出含长周期有序相的Mg‑Ni‑Y合金，其中长周期有序相的结构特征为(001)面的堆垛顺序是ABCACABCBCAB，在300～500℃下可以稳定存在；本发明制备的镁合金中长周期有序相硬度达125～135HV；采用真空悬浮熔炼炉熔炼合金，直接浇铸成型，降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种Mg-Ni合金及其制备方法，特别是还涉及一种稀土Mg-Ni合金及其制备方法，应用于镁合金材料技术领域。
背景技术
金属镁和镁合金是工业中最轻的金属结构材料，纯镁的密度仅仅是1.74g/cm3，是铝的2/3，铁的1/4，镁合金还拥有导热导电性好、电磁屏蔽好、阻尼减振和易于回收等一系列优点，若能大量采用镁合金来取代目前在航天航空、交通运输和民用建筑等行业中主要使用的铝合金及钢结构材料，将有效地实现轻量化的目标，缓解日益严重的能源和环境问题。
作为结构材料，普通铸造镁合金的强度不足300MPa，变形镁合金的强度不足400MPa，且100℃工作时强度急剧下降，严重限制镁合金在承载结构件上的应用。目前，合金化是提高镁合金性能主要手段，稀土元素有着净化熔体、细化组织、
力学性能和腐蚀性能的优点，已广泛应用于钢铁和有色金属中。2001年日本学者采用快速凝固粉末冶金技术开发出了Mg97Zn1Y2合金，此合金室温下屈服强度达到610MPa，延伸率达到5％，性能优异的原因是合金组织中含有长周期有序相和细晶镁，随着对长周期有序相的研究深入，发现长周期有序结构相主要存在于Mg-稀土元素-过渡金属元素的三元合金体系中，稀土元素主要是Y、Gd、Tb、Dy、Er、Ho等，过渡金属元素主要是Zn、Ni、Cu、Co等。根据长周期有序结构相(001)晶面的堆垛顺序，可以将其分为18R、14H、24R、10H等不同类型的长周期有序结构相，其中数字代表一个周期内的(001)面的数量，字母R代表长周期有序相的菱方对称性，字母H代表长周期有序相的六方对称性。当前，长周期有序相是镁合金的有效强化相之一。
CN201710211819.6公开了“一种提高含LPSO结构相的Mg-RE-Zn系合金室温塑性的方法”，将铸态Mg-RE-Zn系合金在(480±10℃)×24h+(500±5℃)×32h的条件下进行双级均匀化热处理，随后合金随炉冷却至460～480℃保温2h±10min，得到含针状14H长周期有序相的Mg-RE-Zn系合金，此方法可将铸态合金中块状18R长周期有序相转变成针状14H长周期有序相，从而提高合金的塑性，但该镁合金因在高温下存在相转变，限制了其在高温环境下的应用。
CN201510614718.4公开了“一种铸造Mg-Zn-Y镁合金长周期结构相的调控方法”，此方法将含18R长周期有序相的Mg-Zn-Y合金放入初温180～230℃的热处理炉中，然后升温至500～530℃，保温3～20h，然后取出于60～85℃水中淬火，随后将合金放入初温300～330℃的热处理炉中，保温35～50min，然后取出于60～70℃水中淬火，在放入热处理炉中升温至175～225℃，保温1.5～60h，随炉冷却至80～100℃时，取出空冷，此方法可以消除铸造合金中的成分偏析，促使18R长周期有序相向14H长周期有序相的转变，并改善长周期有序相的分布，提高合金的综合力学性能，但该方法工艺复杂，制备成本高，高温下物相易转变，无法在高温环境下应用。
综上所述，现有利用长周期有序相提高镁合金综合力学性能的方法中，主要是采用复杂的热处理工艺，促使18R长周期有序相向14H长周期有序相的转变，存在问题有：
1.合金含量低，强度不足；
2.无法在高温环境中应用，长周期有序结构相稳定存在温度低；
3.加工工艺繁琐、生产效率低。
因此，增加合金含量提高其强度，调高镁合金高温下的稳定性，并实现简化工艺和降低制备难度，这成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金及其制备方法，本发明含12R长周期有序相的Mg-Ni-Y合金强度高，能在高温环境中应用稳定性好。本发明采用真空悬浮熔炼炉熔炼合金，直接浇铸成型，可降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率，实现简化工艺、降低制备难度的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，合金各组分及其质量百分比为：10～20wt.％的Ni，20～35wt.％的Y，余量为Mg。
作为本发明优选的技术方案，在Mg-Ni-Y合金中，Ni和Y的质量之比为(0.300～1)：1。
作为本发明优选的技术方案，在Mg-Ni-Y合金中，合金各组分及其质量百分比为：13.4～20wt.％的Ni，22.2～35wt.％的Y，余量为Mg。
作为本发明优选的技术方案，在Mg-Ni-Y合金中含有12R长周期有序相，(001)面的堆垛顺序是ABCACABCBCAB。优选合金中含有12R长周期有序相主要为Mg24Y5。优选12R长周期有序相的硬度为125～135HV。优选12R长周期有序相在300～500℃能稳定存在。
一种本发明含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，包括如下步骤：
a.备料：
按质量分数分别为20～35wt.％的Y、10～20wt.％的Ni和余量为镁的配比，进行原料称量配料；
b.对熔炼炉抽真空：
采用真空悬浮熔炼炉，将在所述步骤a中准备的Ni和Y原料置于熔炼炉中，对熔炼炉抽真空10～25min，直至真空度达到10-4Pa；
c.熔炼Ni-Y中间合金：
在所述步骤b中对熔炼炉抽真空过程完成后，向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.02～0.03MPa，使熔炼炉通电至少2min，控制熔炼炉供电功率不低于30kW，预热原料Y和原料Ni，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高熔炼炉供电功率到80～100kW，将熔炼炉温度升至1400～1500℃，直至原料Y和原料Ni全部熔化为Ni-Y中间合金熔体，维持Ni-Y中间合金熔体翻滚和搅动状态，并使Ni-Y中间合金熔体保持熔融状态至少5min，然后使Ni-Y中间合金熔体直接在熔炼炉内进行凝固，得到Ni-Y中间合金；
d.熔炼Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤c中制备的Ni-Y中间合金和在所述步骤a中准备的原料Mg放入熔炼炉中，然后向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.02～0.03MPa，使熔炼炉通电至少2min，控制熔炼炉供电功率为30～50kW，预热Ni-Y中间合金和原料Mg，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高提高熔炼炉供电功率到80～100kW，将熔炼炉温度升至750～800℃，直至Ni-Y中间合金与原料Mg全部熔化为Mg-Ni-Y合金熔体，使合金熔体保持熔融状态至少10min，使合金熔体成分均匀化；
e.铸造Mg-Ni-Y合金：
将浇铸用钢制模具预先加热到170～200℃，然后将在所述步骤d中得到的熔融态Mg-Ni-Y合金熔体撇去表面浮渣，并采用钢制模具进行浇铸成Mg-Ni-Y合金铸锭；
f.热处理Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤e中浇铸成型的Mg-Ni-Y合金铸锭进行退火热处理，在300～500℃进行退火处理3～40天，然后Mg-Ni-Y合金铸锭置于冰水混合物中进行淬火热处理，从而得到含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金。在进行Mg-Ni-Y合金热处理工艺时，优选在375～500℃进行退火处理3～40天。在进行Mg-Ni-Y合金热处理工艺时，进一步优选在375～425℃进行退火处理3～40天。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明选取稀土元素Y和过渡金属元素Ni所形成的一种12R长周期有序相强化镁合金，12R长周期有序相的硬度为125～135HV，提高镁合金的强度；
2.本发明选取稀土元素Y和过渡金属元素Ni所形成的一种12R长周期有序相，12R长周期有序相能在500℃的条件下稳定存在，为镁合金在高温领域的应用的扩大实现条件；
3.本发明采用真空悬浮熔炼炉，降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例一制备的含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的XRD图谱。
图2为本发明实施例一制备的Mg-Ni-Y合金中的12R长周期有序相的TEM图像。
图3为本发明实施例二制备的含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的XRD图谱。
图4为本发明实施例三制备的含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的XRD图谱。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，合金各组分及其质量百分比为：13.4wt.％的Ni，22.2wt.％的Y，余量为Mg。
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，包括如下步骤：
a.备料：
按质量分数分别为13.4wt.％的Y原料、22.2wt.％的Ni原料和余量为镁原料的配比，进行原料称量配料；
b.对熔炼炉抽真空：
采用真空悬浮熔炼炉，将在所述步骤a中准备的Ni和Y原料置于熔炼炉中，对熔炼炉抽真空25min，直至真空度达到10-4Pa；
c.熔炼Ni-Y中间合金：
在所述步骤b中对熔炼炉抽真空过程完成后，向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.03MPa，使熔炼炉通电2min，控制熔炼炉供电功率为30kW，预热原料Y和原料Ni，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高熔炼炉供电功率到100kW，将熔炼炉温度升至1500℃，直至原料Y和原料Ni全部熔化为Ni-Y中间合金熔体，维持Ni-Y中间合金熔体翻滚和搅动状态，并使Ni-Y中间合金熔体保持熔融状态5min，然后使Ni-Y中间合金熔体直接在熔炼炉内进行凝固，得到Ni-Y中间合金；
d.熔炼Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤c中制备的Ni-Y中间合金和在所述步骤a中准备的原料Mg放入熔炼炉中，然后向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.03MPa，使熔炼炉通电2min，控制熔炼炉供电功率为50kW，预热Ni-Y中间合金和原料Mg，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高提高熔炼炉供电功率到100kW，将熔炼炉温度升至800℃，直至Ni-Y中间合金与原料Mg全部熔化为Mg-Ni-Y合金熔体，使合金熔体保持熔融状态10min，使合金熔体成分均匀化；
e.铸造Mg-Ni-Y合金：
将浇铸用钢制模具预先加热到200℃，然后将在所述步骤d中得到的熔融态Mg-Ni-Y合金熔体撇去表面浮渣，并采用钢制模具进行浇铸成Mg-Ni-Y合金铸锭；
f.热处理Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤e中浇铸成型的Mg-Ni-Y合金铸锭进行退火热处理，在375℃进行退火处理40天，然后Mg-Ni-Y合金铸锭置于冰水混合物中进行淬火热处理，从而得到含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金。
实验测试分析：
将本实施例制备的含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金取出后，再进行物相分析测试。参见图1和图2所示，图1为本实施例制备的375℃热处理的Mg-13.4wt.％Ni-22.2wt.％Y合金的XRD图谱。图2为本实施例制备的12R长周期有序相的TEM图像。从图1和图2可知，本实施例制备的Mg-Ni-Y合金含12R长周期有序相组织，本实施例利用12R长周期有序相强化镁合金，12R长周期有序相结构如图2所示，(001)面的堆垛顺序是ABCACABCBCAB，12R长周期有序相的硬度为132HV，采用真空悬浮熔炼炉熔炼合金，直接浇铸成型，可降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，合金各组分及其质量百分比为：13.4wt.％的Ni，22.2wt.％的Y，余量为Mg。本实施例含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金组分与实施例一相同，仅制备方法的工艺条件不同。
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，包括如下步骤：
a.本步骤与实施例一相同；
b.对熔炼炉抽真空：
采用真空悬浮熔炼炉，将在所述步骤a中准备的Ni和Y原料置于熔炼炉中，对熔炼炉抽真空10min，直至真空度达到10-4Pa；
c.熔炼Ni-Y中间合金：
在所述步骤b中对熔炼炉抽真空过程完成后，向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.02MPa，使熔炼炉通电2min，控制熔炼炉供电功率为30kW，预热原料Y和原料Ni，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高熔炼炉供电功率到80kW，将熔炼炉温度升至1400℃，直至原料Y和原料Ni全部熔化为Ni-Y中间合金熔体，维持Ni-Y中间合金熔体翻滚和搅动状态，并使Ni-Y中间合金熔体保持熔融状态5min，然后使Ni-Y中间合金熔体直接在熔炼炉内进行凝固，得到Ni-Y中间合金；
d.熔炼Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤c中制备的Ni-Y中间合金和在所述步骤a中准备的原料Mg放入熔炼炉中，然后向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.02MPa，使熔炼炉通电2min，控制熔炼炉供电功率为30kW，预热Ni-Y中间合金和原料Mg，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高提高熔炼炉供电功率到80kW，将熔炼炉温度升至750℃，直至Ni-Y中间合金与原料Mg全部熔化为Mg-Ni-Y合金熔体，使合金熔体保持熔融状态10min，使合金熔体成分均匀化；
e.铸造Mg-Ni-Y合金：
将浇铸用钢制模具预先加热到170℃，然后将在所述步骤d中得到的熔融态Mg-Ni-Y合金熔体撇去表面浮渣，并采用钢制模具进行浇铸成Mg-Ni-Y合金铸锭；
f.热处理Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤e中浇铸成型的Mg-Ni-Y合金铸锭进行退火热处理，在425℃进行退火处理30天，然后Mg-Ni-Y合金铸锭置于冰水混合物中进行淬火热处理，从而得到含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金。
实验测试分析：
将本实施例制备的含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金取出后，再进行物相分析测试。参见图3所示，图3为本实施例制备的425℃热处理的Mg-13.4wt.％Ni-22.2wt.％Y合金的XRD图谱。从图3可知，本实施例利用12R长周期有序相强化镁合金，12R长周期有序相的硬度为130HV，采用真空悬浮熔炼炉熔炼合金，直接浇铸成型，可降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。
实施例三
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，合金各组分及其质量百分比为：13.4wt.％的Ni，22.2wt.％的Y，余量为Mg。本实施例含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金组分与实施例一相同，仅制备方法的工艺条件与前述实施例不同。
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，包括如下步骤：
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.本步骤与实施例一相同；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例一相同；
f.热处理Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤e中浇铸成型的Mg-Ni-Y合金铸锭进行退火热处理，在500℃进行退火处理3天，然后Mg-Ni-Y合金铸锭置于冰水混合物中进行淬火热处理，从而得到含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金。
实验测试分析：
将本实施例制备的含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金取出后，再进行物相分析测试。参见图4所示，图4为本实施例制备的500℃热处理的Mg-13.4wt.％Ni-22.2wt.％Y合金的XRD图谱。从图4可知，本实施例利用12R长周期有序相强化镁合金，12R长周期有序相的硬度为125HV，采用真空悬浮熔炼炉熔炼合金，直接浇铸成型，可降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。
实施例四
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，合金各组分及其质量百分比为：20wt.％的Ni，35wt.％的Y，余量为Mg。
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，包括如下步骤：
a.备料：
按质量分数分别为20wt.％的Y原料、35wt.％的Ni原料和余量为镁原料的配比，进行原料称量配料；
b.对熔炼炉抽真空：
采用真空悬浮熔炼炉，将在所述步骤a中准备的Ni和Y原料置于熔炼炉中，对熔炼炉抽真空20min，直至真空度达到10-4Pa；
c.熔炼Ni-Y中间合金：
在所述步骤b中对熔炼炉抽真空过程完成后，向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.03MPa，使熔炼炉通电2min，控制熔炼炉供电功率为30kW，预热原料Y和原料Ni，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高熔炼炉供电功率到90kW，将熔炼炉温度升至1450℃，直至原料Y和原料Ni全部熔化为Ni-Y中间合金熔体，维持Ni-Y中间合金熔体翻滚和搅动状态，并使Ni-Y中间合金熔体保持熔融状态5min，然后使Ni-Y中间合金熔体直接在熔炼炉内进行凝固，得到Ni-Y中间合金；
d.熔炼Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤c中制备的Ni-Y中间合金和在所述步骤a中准备的原料Mg放入熔炼炉中，然后向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.03MPa，使熔炼炉通电2min，控制熔炼炉供电功率为40kW，预热Ni-Y中间合金和原料Mg，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高提高熔炼炉供电功率到90kW，将熔炼炉温度升至780℃，直至Ni-Y中间合金与原料Mg全部熔化为Mg-Ni-Y合金熔体，使合金熔体保持熔融状态20min，使合金熔体成分均匀化；
e.铸造Mg-Ni-Y合金：
将浇铸用钢制模具预先加热到180℃，然后将在所述步骤d中得到的熔融态Mg-Ni-Y合金熔体撇去表面浮渣，并采用钢制模具进行浇铸成Mg-Ni-Y合金铸锭；
f.热处理Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤e中浇铸成型的Mg-Ni-Y合金铸锭进行退火热处理，在375℃进行退火处理30天，然后Mg-Ni-Y合金铸锭置于冰水混合物中进行淬火热处理，从而得到含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金。
实验测试分析：
将本实施例制备的含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金取出后，再进行物相分析测试。本实施例制备的Mg-Ni-Y合金含12R长周期有序相组织，本实施例利用12R长周期有序相强化镁合金，12R长周期有序相的硬度为128HV，采用真空悬浮熔炼炉熔炼合金，直接浇铸成型，可降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。
实施例五
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，合金各组分及其质量百分比为：10wt.％的Ni，20wt.％的Y，余量为Mg。
在本实施例中，一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，包括如下步骤：
a.备料：
按质量分数分别为10wt.％的Y原料、20wt.％的Ni原料和余量为镁原料的配比，进行原料称量配料；
b.对熔炼炉抽真空：
采用真空悬浮熔炼炉，将在所述步骤a中准备的Ni和Y原料置于熔炼炉中，对熔炼炉抽真空20min，直至真空度达到10-4Pa；
c.熔炼Ni-Y中间合金：
在所述步骤b中对熔炼炉抽真空过程完成后，向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.03MPa，使熔炼炉通电2min，控制熔炼炉供电功率为30kW，预热原料Y和原料Ni，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高熔炼炉供电功率到90kW，将熔炼炉温度升至1450℃，直至原料Y和原料Ni全部熔化为Ni-Y中间合金熔体，维持Ni-Y中间合金熔体翻滚和搅动状态，并使Ni-Y中间合金熔体保持熔融状态5min，然后使Ni-Y中间合金熔体直接在熔炼炉内进行凝固，得到Ni-Y中间合金；
d.熔炼Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤c中制备的Ni-Y中间合金和在所述步骤a中准备的原料Mg放入熔炼炉中，然后向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.03MPa，使熔炼炉通电2min，控制熔炼炉供电功率为40kW，预热Ni-Y中间合金和原料Mg，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高提高熔炼炉供电功率到90kW，将熔炼炉温度升至780℃，直至Ni-Y中间合金与原料Mg全部熔化为Mg-Ni-Y合金熔体，使合金熔体保持熔融状态20min，使合金熔体成分均匀化；
e.铸造Mg-Ni-Y合金：
将浇铸用钢制模具预先加热到180℃，然后将在所述步骤d中得到的熔融态Mg-Ni-Y合金熔体撇去表面浮渣，并采用钢制模具进行浇铸成Mg-Ni-Y合金铸锭；
f.热处理Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤e中浇铸成型的Mg-Ni-Y合金铸锭进行退火热处理，在375℃进行退火处理30天，然后Mg-Ni-Y合金铸锭置于冰水混合物中进行淬火热处理，从而得到含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金。
实验测试分析：
将本实施例制备的含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金取出后，再进行物相分析测试。本实施例制备的Mg-Ni-Y合金含12R长周期有序相组织，本实施例利用12R长周期有序相强化镁合金，12R长周期有序相的硬度为132HV，采用真空悬浮熔炼炉熔炼合金，直接浇铸成型，可降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。
综上所述，本发明上述实施例Mg-Ni-Y合金中的12R长周期有序相在300～500℃能稳定存在。本发明上述实施例选取稀土元素Y和过渡金属元素Ni所形成的一种12R长周期有序相强化镁合金，其中长周期有序相的结构特征为(001)面的堆垛顺序是ABCACABCBCAB，12R长周期有序相主要为Mg24Y5，12R长周期有序相的硬度为125～135HV，提高镁合金的强度，12R长周期有序相可以在500℃的条件下稳定存在，为镁合金在高温领域的应用的扩大实现条件，本发明采用真空悬浮熔炼炉，直接浇铸成型，降低熔炼过程中的夹杂物的产生，提高合金成分的均匀性，减少后续均匀化处理的过程，节约能源，提高生产效率。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，其特征在于：合金各组分及其质量百分比为：10~20wt.%的Ni，20~35 wt.%的Y，余量为Mg，Ni和Y的质量之比为（0.300~1）：1，合金中含有12R长周期有序相，（001）面的堆垛顺序是ABCACABCBCAB，在300~500℃能稳定存在。
2.根据权利要求1所述含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，其特征在于：合金各组分及其质量百分比为：13.4~20wt.%的Ni，22.2~35 wt.%的Y，余量为Mg。
3.根据权利要求1所述含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金，其特征在于：12R长周期有序相的硬度为125~135HV。
4.一种权利要求1所述含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a. 备料：
按质量分数分别为20~35 wt.%的Y、10~20wt.%的Ni和余量为镁的配比，进行原料称量配料；
b.对熔炼炉抽真空：
采用真空悬浮熔炼炉，将在所述步骤a中准备的Ni和Y原料置于熔炼炉中，对熔炼炉抽真空10~25min，直至真空度达到10-4Pa；
c. 熔炼Ni-Y中间合金：
在所述步骤b中对熔炼炉抽真空过程完成后，向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.02~0.03MPa，使熔炼炉通电至少2min，控制熔炼炉供电功率不低于30kW，预热原料Y和原料Ni，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高熔炼炉供电功率到80~100 kW，将熔炼炉温度升至1400~1500℃，直至原料Y和原料Ni全部熔化为Ni-Y中间合金熔体，维持Ni-Y中间合金熔体翻滚和搅动状态，并使Ni-Y中间合金熔体保持熔融状态至少5min，然后使Ni-Y中间合金熔体直接在熔炼炉内进行凝固，得到Ni-Y中间合金；
d. 熔炼Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤c中制备的Ni-Y中间合金和在所述步骤a中准备的原料Mg放入熔炼炉中，然后向熔炼炉中充入氩气至保护气氛压力为0.02~0.03MPa，使熔炼炉通电至少2min，控制熔炼炉供电功率为30~50kW，预热Ni-Y中间合金和原料Mg，促进排气，防止飞溅；然后采用悬浮熔炼工艺，提高提高熔炼炉供电功率到80~100 kW，将熔炼炉温度升至750~800℃，直至Ni-Y中间合金与原料Mg全部熔化为Mg-Ni-Y合金熔体，使合金熔体保持熔融状态至少10min，使合金熔体成分均匀化；
e. 铸造Mg-Ni-Y合金：
将浇铸用钢制模具预先加热到170~200℃，然后将在所述步骤d中得到的熔融态Mg-Ni-Y合金熔体撇去表面浮渣，并采用钢制模具进行浇铸成Mg-Ni-Y合金铸锭；
f. 热处理Mg-Ni-Y合金：
将在所述步骤e中浇铸成型的Mg-Ni-Y合金铸锭进行退火热处理，在300~500℃进行退火处理3~40天，然后Mg-Ni-Y合金铸锭置于冰水混合物中进行淬火热处理，从而得到含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金。
5.根据权利要求4所述含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在所述步骤f中，进行Mg-Ni-Y合金热处理工艺时，在375~500℃进行退火处理3~40天。
6.根据权利要求5所述含长周期有序相的Mg-Ni-Y合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在所述步骤f中，进行Mg-Ni-Y合金热处理工艺时，在375~425℃进行退火处理3~40天。
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