[发明专利]一种高强度镁-铝-锰-锶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法，特别涉及一种高强度镁-铝-锰-锶系镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的商用金属结构材料，常用镁合金的密度约为铝合金的2/3，钢铁的1/4。与其他金属结构材料相比，镁合金具有比强度、比刚度高了，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等优点，在汽车、电子、电器、交通、航空航天等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称为21世纪的绿色工程材料。

由于受到力学性能、制备条件、价格等因素的制约，现阶段镁合金的应用量远远赶不上钢铁和铝合金。目前商用高强度镁合金主要为Mg-Zn-Zr、Mg-Al–Zn和Mg-Mn系列。Mg-Zn-Zr系合金强度可以达到较高的数值，如ZK60合金的抗拉强度可以达到340MPa，但是Zr元素价格昂贵，限制了该系合金的广泛使用。不含Zr的Mg-Al-Zn和Mg-Mn系合金，典型的如AZ31和MB8合金，虽然价格低廉，但是强度不高，并不能满足工业应用的要求。因此，开发一种新型低成本、高强度镁合金具有非常深远的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种强度高、制备方法简单且成本低廉的镁合金。

本发明公开了一种高强度镁-铝-锰-锶合金，所述合金按质量百分比计由以下组分组成：

Al：1.0～5.0%；

Mn：0.1-1.5%；

Sr:0.1～5%；

不可避免杂质≤0.15%；

其余为镁。

进一步；所述合金按质量百分比计由以下组分组成：

Al：2.94-3.13%；

Mn：0.69-0.72%；

Sr：0.53-1.98%；

不可避免杂质≤0.15%；

其余为镁。

进一步；所述合金按质量百分比计由以下组分组成：

Al：2.97%；

Mn：0.69%；

Sr:1.62%；

不可避免杂质≤0.15%；

其余为镁。

一种制备上述镁-铝-锰-锶合金的方法，包括以下步骤：

1)熔炼：首先按照上述配方选取原材料，然后将原材料放入充有氩气的真空感应炉中熔炼并搅拌均匀，最后用水冷方式冷却所得熔液；

2)机加工：去除步骤1）所得合金表面的氧化层并加工至适合挤压机挤压加工尺寸；

3)均匀化处理：加热步骤2）所得合金至380～420℃，并在此温度保温10～24小时进行均匀化退火。

4)挤压加工：加热步骤3）所得合金至330～420℃，然后挤压加工所述合金并空冷冷却。

本发明的有益效果在于：本发明的镁合金通过添加锶元素，显著增强了合金的强度。首先，加入锶元素增大了合金液的过冷度从而使晶粒细化；其次，锶在镁中的固溶度低，凝固时在生长界面前沿富集，影响了晶粒的生长速度，进一步细化晶粒；最后，本发明镁合金中锶与铝形成Al₄Sr第二相，在变形过程中能抑制再结晶晶粒长大。本发明镁合金各组分价格低廉，制备工艺简单，成本低。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是对比例1及实施例1-4的X-射线衍射图谱；

图2是对比例1镁合金铸态组织金相照片；

图3是实施例1镁合金铸态组织金相照片；

图4是实施例2镁合金铸态组织金相照片；

图5是实施例3镁合金铸态组织金相照片；

图6是实施例4镁合金铸态组织金相照片；

图7是实施例3镁合金铸态微观组织扫描电子显微镜照片；

图8是实施例4镁合金铸态微观组织扫描电子显微镜照片；

图9是实施例4镁合金挤压态微观组织扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

下面用具体实施方式对本发明做进一步说明，以下实施例中的百分比均为质量百分比。

实施例1

本实施例中制备高强度镁-铝-锰-锶合金的方法，包括以下步骤：

1)熔炼：首先按照表1实施例1的配方选取原材料，其中原材料为工业纯镁锭、工业纯铝、Mg-5%Mn中间合金和Mg-5%Sr中间合金；然后将原材料放入充有氩气的真空感应炉中熔炼，当全部溶化后搅拌2-5分钟，使成分均匀；最后关闭感应炉，取出坩埚并用水冷方式冷却。