[发明专利]一种含稀土钕的镁-铝-钙变形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，特别涉及一种含稀土钕的镁-铝-钙变形镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是目前工业上可应用结构金属材料中最轻的，在相同体积下，镁合金比铝合金轻36％，比钢轻77％，它的低密度、高比强度、高比刚度、优异的机械加工性能以及良好的铸造性能使其在汽车和航空等领域得到广泛的应用，并且由于环保、节能和汽车的轻量化等要求使得镁合金在汽车上的应用受到极大的关注。Mg-Al基合金(如AZ91和AM60等)是目前工业上应用最为广泛的镁合金系列，该系镁合金中，其强化相为Mg₁₇A₁₂，这类合金具有良好的铸造性能和较好的常温力学性能，但它本身存在着难以克服的缺点：以离异共晶的形式呈网状沿晶界析出的粗大的Mg₁₇Al₁₂相，使铸态合金的塑性和强度下降，且在温度超过120℃时呈网状分布在晶界上的Mg₁₇Al₁₂相，很容易软化和粗大化，严重降低合金的强度。

添加合金元素是有效提高镁合金性能的有效途径之一。向镁合金中添加稀土元素(如Y、Nd、Yb等)、碱土元素引起了极大的关注，且添加稀土元素能显著提高合金机械性能的同时不降低其他性能。Ca由于其资源丰富价格低廉及低密度等优点被广泛添加到镁合金中提高合金的抗氧化性能、机械性能，Ca在Mg-Al基合金中有好的细化晶粒的作用，且合金凝固的过程中通过共晶反应在基体中形成Laves相Mg₂Ca，抑制Mg₁₇Al₁₂相的形成而达到改善合金机械性能。目前，已有传统方法制备的的AX53(Mg-5Al-3Ca合金)铸态镁合金，该法制得的合金显微组织粗大，对合金的性能不利，且截止目前添加Nd对AX62(Mg-6Al-2Ca合金)镁合金性能影响的报道鲜见，AX62-xNd镁合金经过热变形后的性能研究更是少有报道。

技术方案

本发明的目的是提供一种添加稀土钕至镁-铝-钙变形镁合金中及其改善其性能的制备方法，采用本发明方法制备的添加稀土钕至镁-铝-钙变形镁合金，在提高镁合金抗拉强度的同时，还提高了其屈服强度。本发明所述制备方法简单，设备成本低，容易实施。

本发明的技术方案是：含稀土钕的镁-铝-钙变形镁合金，包括Al、Ca、Nd，各组份的质量百分含量为：

Al含量为5.5～6.2％；

Ca含量为1.8～2.1％；

Nd含量为0.9～4.0％；

余量为Mg。

所述变形镁合金较好技术方案是，各组份的质量百分比为：

Al含量为6％；

Ca含量为2％；

Nd含量为0.9～4.0％

余量为Mg。

本发明所述镁合金是还含有不可避免的杂质，其总含量≤0.15％，其不可避免的杂质为Fe，Zn，Cu，其各组份的质量百分比为：Fe含量≤0.02％，Zn含量≤0.015％，Cu含量≤0.015％。

上述变形镁合金的制备方法有以下步骤：

1).按照上述配比取各组份原料，放入容器中，将盛装有各组份原料的容器放入真空感应炉中，氩气保护下熔炼；

2).待合金全部熔化后，保温5min；

3).取出盛有合金液的容器，放入盐水浴中快冷1-2分钟，得到合金锭子；

4).将步骤3)得到的合金锭子在480℃下保温退火8h后空冷；330℃，挤压比为25∶1的条件下进行热挤压，得到含稀土钕的镁-铝-钙变形镁合金。

Nd元素有改善合金铸造性能、细化晶粒，提高合金抗氧化性能等优点，且我国稀土资源丰富，因此Nd被广泛用于镁合金。