[发明专利]一种高强度镁合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度镁合金的制备方法，属有色金属镁合金制备及应用的技术领域。

背景技术

镁合金是最轻的金属材料，具有密度小、比强度和比刚度高、导热导电性能好、阻尼减振、电磁屏蔽、易于加工成型、废料容易回收等优点，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有重要的应用价值。

镁合金也有其性能上的缺点，如结晶温度间隔宽，容易形成凝固收缩分布在铸件断面，使合金强度和韧性降低，镁合金为密排六方晶体结构，抗拉强度、屈服强度和延伸率低，较低的电极电位使耐蚀性变差，使镁合金的应用受到很大限制。

目前，镁合金已开发了Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Mn等多种系列，其中Mg-Al系列镁合金因具有良好的力学性能、耐腐蚀性、铸造性和低廉的成本应用最广。

为了提高镁合金的强度、韧性、塑性和抗腐蚀性能，常采用添加合金化元素铝、锰、锌、钙、银、钍和稀土等来生成增强相，对镁合金形成沉淀强化，以提高镁合金的力学性能，这些元素中，Al是Mg合金中最有效合金化元素，Al在Mg中可产生固溶强化、沉淀强化，随着铝含量的增加，Mg-Al系镁合金液相线温度会降低，结晶温度范围会变窄，合金液流动性提高，热烈倾向减小，利于在较低温度下熔炼浇铸，减少镁合金在熔炼过程中镁的燃烧与挥发，Al与其他合金化元素相比，资源丰富、价格低廉，密度小，Al合金化带来的合金增重小，Al含量增加还可使镁合金抗腐蚀性能提高。

镁铝合金的Al量增高，硬脆化合物β-Mg₁₇Al₁₂相就越多，合金强度、变形抗力就越高，Al含量≥8％后，塑性下降，镁合金含铝量一般控制在≤10％。

为了利用铝元素的优点，克服铝元素的缺陷，有的采用压铸法、热轧法、锻压法来提高镁铝合金的力学性能，但收效甚低，仍不能大幅度提高镁铝合金的强度、韧性、抗腐蚀性，使镁铝合金在工业上的应用受到了很大限制。

发明内容

发明目的

本发明的目的就是针对背景技术的不足，在普通镁合金的基础上，将铝含量提高到15％，以增加组织中β-Mg₁₇Al₁₂相含量，在混合气体保护下熔炼镁合金锭，采用L型等通道挤压技术，对镁合金锭进行八道次挤压，细化组织，改善β相形态、分布以及与基体相间的取向关系，以达到大幅度提高镁合金的强度、韧性、塑性、抗腐蚀能力。

技术方案

本发明使用的化学物质及辅助材料如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

镁：Mg               478g±1g         固态块体

铝：Al               90g±1g          固态块体

锌：Zn               12g±0.05g       固态块体

镁钕中间合金：MgNd   20g±0.05g       固态块体

氧化锌：ZnO          200g±1g         固态粉体

去离子水：H₂O        800ml±5ml       液态液体

六氟化硫：SF₆        40cm³±0.05cm³   气态气体

二氧化碳：CO₂        10000cm³±5cm³   气态气体

丙酮：CH₃COCH₃       500ml±5ml       液态液体

凡士林：C₂₈H₅₃       0.4g±0.0001g    液态糊状

石墨：C              1.6g±0.0001g    固态粉体

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备所需的化学物质及辅助材料要进行精选，并进行纯度含量控制：

镁：Mg        99.8％

铝：Al        99.9％

锌：Zn        99.8％

镁钕中间合金：MgNd       Nd含量为30％，镁含量为70％

氧化锌：ZnO       99.8％

去离子水：H₂O     99.9％