[发明专利]抗蠕变镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料技术领域的镁合金及其制备方法，具体是一种兼有高强度和良好塑性的抗蠕变镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，能满足日益严格的汽车尾气排放要求，可生产出重量轻、油耗少、环保型的新型汽车，因而在汽车工业中受到了广泛的关注。然而，低的高温强度和抗蠕变性能制约了其在发动机和动力系统零件上的应用。因此，提出了高强度抗蠕变的镁合金。

稀土元素被认为是用来提高镁合金耐热性能的重要元素，例如已获商业化应用的Mg-Y-Nd基合金WE54和WE43。在专利CN 1804083A记载了一种高强耐热稀土镁合金，其组成为：2～10％重量比的Gd、3～12％重量比的Y，Gd和Y的重量之和占该合金总重量的13～14％，以及0.4～0.7％重量比的Zr和不大于0.3％重量比的活化元素(Zn、Ag、Cu、Sr、Ca、Ti、Bi、Cd中任选一种)，或0.6～1.5％重量比的Mn和不大于0.3％重量比的活化元素(Sn、Si、Sb、Ca、Sr中任选一种)，其余为镁。这种稀土镁合金的析出物总是沿着基体的棱柱面析出，形成一种交叉的网状相结构，具有能高度抗粒子粗化，提供高度强化和蠕变抗力的作用。其在300℃应用条件下，瞬时极限拉伸强度大于180MPa。然而该专利文献中，未对合金的高温抗蠕变性能进行描述，且采用重稀土元素Gd、Y过多，增大了成本，不利于工业化生产。

经对现有技术的检索发现，改善耐热性的另外一种可能途径是添加较为廉价的Zn元素，提出有Mg-Zn-RE系合金。从合金设计思想的不同，该系合金又分为两大类。一类(例如专利特许2807374和特许3238516)是将无定形状的合金材料热处理，进行微细晶化，得到高强度的镁合金，然而为了获得上述无定形状的合金材料，就需要相当量的Zn和RE元素，无疑增大了合金成本，且处理工艺相对复杂，不利于工业化生产。另一类(例如专利CN 1886528A、CN 101027420A和CN1886529A)是通过添加Zn元素，获得对高温性能改善极其有益的长周期有序结构，近年来在国际上也形成了研究的热点。在现有的此类合金中，RE元素多采用重稀土类元素，如Y、Gd、Dy、Er、Ho等，且过高的Zn含量将影响固溶效果，以致不能充分发挥时效强化的作用，这无疑也不利于镁合金高温性能的改善以及有悖于轻量化设计的初。此外，上述专利文献也未对合金的高温抗蠕变性能进行描述。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种兼有高强度和良好塑性的抗蠕变镁合金及其制备方法，使其通过添加合金元素(Sm、Zn、Y)以及调整相应的热处理工艺，从而实现耐热镁合金需要具备的优异的高温强度、塑性和抗蠕变性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的兼有高强度和良好塑性的抗蠕变镁合金，其包含的各组分及其重量百分比为：1％≤Sm≤6％、0.2％≤Zn≤3％、0.2％≤Y≤1.5％、0≤Zr≤0.9％，其余为Mg和不可避免的杂质。其中，杂质元素含量为：Fe＜0.005％、Cu＜0.015％、Ni＜0.002％，随杂质含量的增加，合金的耐腐蚀性能显著降低。