[发明专利]一种镁锂合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，更具体的说，涉及一种镁锂合金及其制备方法。

背景技术

镁及镁合金是21世纪轻量化材料，镁合金因其具有比重轻，比强度和比刚度高，阻尼性、导热性、切削加工性和铸造性好，另外还具有电磁屏蔽能力强、资源丰富和容易回收等一系列优点，其开发和应用受到越来越多的关注，成为了“最年轻”的金属结构材料之一。其应用在航空航天、汽车、交通运输等领域的结构件上，可以明显减轻重量、节省燃油消耗。

镁为密排六方结构，变形能力差，冷加工工艺十分困难。向镁（Mg）中加入金属元素锂（Li），锂是立方晶体结构，锂的加入能降低镁晶格（密排六方）的轴比甚至使合金由立方晶格β相组成，从而极大地提高了镁锂合金的塑形，使合金能够在室温下加工成形。

 镁锂合金引起了材料研究者的大量关注，当前，国际上获得工业应用的镁锂合金主要有三种牌号（MA21、MA18和LA141），这三种合金的强度均不高（MA21强度最高，为240MPa），因此镁锂合金强度较低也同样是人们需要解决的一个重要问题，开发低锂含量、高强度的镁锂合金对于拓展超轻镁锂合金的应用范围具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中的镁锂合金的强度低，综合力学性能差的技术问题，本发明提供了一种镁锂合金。

本发明的镁锂合金，各组分的重量百分比为：Li：8 wt%-10 wt%，Zn：0.8 wt%-1.5wt%，In：0.15 wt%-1.5wt%，余量包含Mg，含或不含杂质。

优选地，所述In的含量为0.5wt%-1.2wt%，发明人发现当In含量在此范围内时，所制得的合金表现出更好的力学性能。

优选地，所述In的含量为0.8wt%。

本发明还提供了一种镁锂合金制品的制备方法，包括以下步骤：a、将配方量的金属原料装入熔炼炉内；b、将熔炼炉抽真空后通入保护气体；c、对金属原料进行熔炼；d、将熔炼后的镁锂合金熔体浇铸到模具中，成型后脱模，得到镁锂合金铸棒；e、将步骤d中的镁锂合金铸棒进行挤压，得到镁锂合金制品；所述镁锂合金制品中各组分的重量百分比为：Li：8 wt%-10 wt%，Zn：0.8 wt%-1.5wt%，In：0.15 wt%-1.5wt%，余量包含Mg，含或不含杂质。

优选地，所述步骤a中还要在熔炼炉中加入覆盖剂；装料时先向熔炼炉中加入覆盖剂，然后依次加入金属锂、金属铟、金属锌、金属镁和覆盖剂。

优选地，所述覆盖剂为LiCl和LiF的混合物，其中LiCl与LiF的质量比为3:1，且覆盖剂的加入量为加入熔炼炉中的金属质量的10%~30%。

优选地，所述步骤b具体为装料完毕后封闭熔炼炉并对炉内抽真空，当真空度达到5-20Pa时，关闭真空阀，打开保护气体阀向炉内充入保护气体，当真空度达到5.0×10⁵Pa-8.0×10⁵Pa时，关闭保护气体继续抽真空，当真空度达到5-20Pa时，关闭真空阀并打开保护气体阀继续充保护气体，当真空度达到8.0×10⁵Pa-9.5×10⁵Pa时，停止充保护气体。

优选地，所述熔炼为感应熔炼，所述感应电流为14.1-16A，熔炼后保温5-15min。

优选地，所述浇铸在680-720℃的温度下进行。

本发明通过在现有镁锂合金中添加金属元素铟，可以使α相球化和细化，有效的提高了合金的强度，同时增加了合金体系中的β相，提高了合金的塑性，有利于在室温下冲压成型，从而使镁锂合金更能满足实际生产及应用的要求。发明人通过大量实验研究发现，金属元素铟的添加可在镁锂合金中形成颗粒状的金属间化合物，这些细小的化合物使合金的枝晶基体断裂，组织细化，α相变小，同时起到固溶强化和细晶强化的作用，大大提高了镁锂合金的力学性能。发明人还发现，添加金属元素铟后在熔炼过程中铟可以与杂质元素Fe形成高密度的化合物，该化合物的密度比合金熔体的密度大，沉积在熔体底部，减少了合金中杂质元素Fe的含量，从而提高了合金的耐腐蚀性。

具体实施方式

本发明的发明人在长期的镁合金研究中，意外的发现通过在现有镁锂系合金中添加一定量的In元素，显著提高了镁锂合金的力学性能。据此，本发明提供了一种镁锂合金，其各组分的重量百分比为：Li：8 wt%-10 wt%，Zn：0.8 wt%-1.5wt%，In：0.15 wt%-1.5wt%，余量包含Mg，含或不含杂质。