[发明专利]一种镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂稀土元素的镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金被喻为“21世纪的绿色工程材料”，具有强度高，电磁屏蔽能力强，阻尼性、减震性、导热性及切削加工性好等一系列优点。但是，由于镁的化学性质活泼，耐蚀性较差，以及焊接强度不高等不足，严重阻碍了镁合金作为工程材料的规模化应用。

根据夏兰廷等人(夏兰廷，高珊，罗小萍，臧东勉，《影响镁合金腐蚀性能的因素分析》，《铸造》，1001-4977(2005)08-0794-03)的研究工作可知，影响镁合金腐蚀性的因素主要包括合金成分和热处理状态，其中Fe、Ni、Cu含量超过0.1％时就会大大加快合金的腐蚀速率，而Mn元素可以有效的消除Fe的不良影响，因此，控制Fe、Ni、Cu杂质的含量是提高合金耐腐蚀性的重要途径之一。

另外，添加稀土元素也是有效改善镁合金性能的有效手段，而且正日趋成为镁合金开发的热点，国内外专家学者在这一领域不断获得突破，取得了重要的研究成果，例如：DE20202591(U1)公开了一种耐腐蚀镁合金，通过对Mg-Mn合金中加入稀土元素Ce有效的改善了合金的耐腐蚀性，通过测试，该合金还具有较好的延展性和挤压性能。

但是上述现有技术的镁合金显示出良好的单一性能，不能同时具有较好的耐腐蚀性、力学性能及焊接强度，而作为在工程中广泛应用的一种材料，必须满足各种复杂工况的要求，这就要求合金材料必须具备良好的综合性能，因此现有镁合金在工业上的应用受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种比现有技术中镁合金的耐腐蚀性、力学性能及焊接强度更佳的综合性能突出的镁合金。

本发明提供了一种镁合金，以镁合金的总重量为基准，所述镁合金的组分和重量百分比为Al：5wt％～7.5wt％、Zn：0～1.0wt％、Mn：0.1wt％～1.5wt％、Ce：0.15wt％～1.0wt％、La：0.08wt％～0.54wt％、Y：0.1wt％～1.0wt％，含杂质，余量为镁。

本发明的发明人通过大量实验对现有的Mg-Al-Zn系列合金进行改进，通过添加Mn元素，并同时添加稀土元素Ce、La、Y，提高了镁合金材料的耐腐蚀性、力学性能及焊接强度，使其综合性能得到较大提升。

一般的Mg-Al-Zn系列合金Al元素和Zn元素起到强化作用，改善合金的塑性，添加Mn元素起到了提高合金耐腐蚀性的作用。本发明的发明人在试验中发现通过对Mg-Al-Zn系列合金添加稀土元素Ce和La可提高镁合金的耐腐蚀性和力学性能，但是，即使同时含有Mg-Al-Zn、Mn、Ce、La的合金其综合性能仍较差，通过大量实验发明人发现添加稀土元素Y至现有的Mg-Al-Zn合金体系，可以提高合金的综合性能，但是并不显著，只有将稀土元素Y加入到同时含有Mg-Al-Zn、Mn、Ce、La的合金中，合金的综合性能得到显著提高。

尽管稀土元素可以有效改善镁合金性能，但是从商业角度考虑，稀土的掺杂量不能太高，否则会大大抬高合金成本，阻碍该合金在工程中的规模化应用。

本发明还提供了一种上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：首先制备镁稀土中间合金Mg-Ce-La和Mg-Y；将镁锭、锌锭、铝锰合金放入坩埚，保护气氛下加热熔融得到金属溶液，再将中间合金Mg-Ce-La、中间合金Mg-Y加入该金属熔液中，待中间合金熔融后，铸造得到镁合金，所述镁合金的各组成元素的重量百分比为Al：5wt％～7.5wt％、Zn：0～1.0wt％、Mn：0.1wt％～1.5wt％、Ce：0.15wt％～1.0wt％、La：0.08wt％～0.54wt％、Y：0.1wt％～1.0wt％，含杂质，余量为镁。

通过对本发明制备的镁合金进行腐蚀速率测试、拉伸强度测试和焊接强度测试，发现本合金与现有的Mg-Al-Zn系列合金相比极大的提高了耐腐蚀性、力学性能和焊接强度具有良好的综合性能，满足工程上复杂工况的要求。

具体实施方式