[发明专利]一种镁锂硅合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金材料技术领域，具体涉及一种镁锂硅合金及其制备方法。

 

背景技术

镁合金是目前应用的最轻的金属结构材料，具有高比强度、比刚度，良好的导热、导电剂电磁屏蔽性能，在汽车、家电、通信、航空航天等领域有着广阔的应用前景。采用锂对镁合金进行合金化能进一步降低镁合金密度的同时提高密排六方镁合金的塑性。当Mg-Li合金中Li的含量低于5.5wt%时，其组织为Li固溶于Mg晶格中形成α-Mg固溶体；当Li的含量在5.5wt%-11.5wt%时，其主要组成相位hcp结构的α-Mg相和bcc结构的β-Li相；当Li的含量高于11.5wt%时，合金则完全由β-Li相组成。双相组织（α-Mg+β-Li）合金时与单相镁合金相比有效降低合金密度的同时提高合金塑性。

但由于镁锂合金的强度较低、时效稳定性和耐腐蚀性差制约了镁锂合金的发展。加入合金元素是提高镁锂合金性能的常用方法。CN101403064A公开“一种添加Ag增强的镁锂合金”，添加了Ag、Zn对合金进行强化，制备的双相镁锂合金具有较高强度、优异的塑性及耐高温性能，但Ag价格较高，且Ag、Zn密度大，加入后使合金的密度增大；CN101121981A公开“一种高强度的镁锂合金”，，添加了Al、Zn、Ce合金进行强化，制备的α-Mg单相镁锂合金具有较高强度，但其Li含量在7 wt%以下，且加入了一定量的Zn，对于合金的密度降低效果不明显，即使Li含量在5.5 wt%- 7 wt%时，密排六方结构的α-Mg相占合金相组成的绝大多数，致使合金塑性较差；CN1605650A公开“一种含镁锂合金材料及其制备方法”，中加入Al、Zn、Zr、RE等作为合金元素，制备了具有较高强度和较低密度的镁锂合金，但其Li含量高于11wt%，这势必会增加合金的成本，而且造成合金耐腐蚀性及热稳定性的急剧下降。

在合金中加入的Si形成Mg₂Si及Si与RE同时添加时形成（RE_xSi_y）高熔点硬质相，弥散的分布在α相、β相的内部及界面上，有效的提高合金的强度、硬度及抗高温蠕变性能。由于Si的熔点高，熔炼时间长，而Li容易被氧化，即使在真空环境下Li也容易升华而降低合金中Li的含量，造成Li元素的损失。采用Mg-Si中间合金的形式向Mg-Li金熔体添加Si元素可有效降低Si元素的扩散到合金熔体中的温度及溶解时间。

尽管国内外学者对镁锂合金的研究做了大量工作，但是添加Si来增强镁锂合金性能的文献，目前尚未见到报道。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种保持超轻高强的基础上，提高合金时效稳定性、耐高温性能的一种添加Si增强的镁锂合金。

本发明还提供所述镁锂硅合金的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种镁锂硅合金，其特征在于，主要成分包括：Li　7～9 wt.%、Si 0.5～3.0 wt.%、Al 1～6 wt.%，其余为Mg和不可避免的杂质。

进一步，还包括RE 1～5 wt.%。

进一步，还包括Sr 0.5～2.0 wt.%；其中，Al的含量为Sr的3-4倍，形成Al₄Sr高温相。

本发明还提供一种镁锂硅合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按上述配方称取原料，然后一起放置在真空感应熔炼炉的熔炼坩埚内； 

2）熔炼在真空感应熔炼炉中进行，原材料放置后迅速密封真空炉并将将炉内抽至真空状态，再冲入氩气作为保护气体，然后加热至740±10℃熔炼25～40分钟，在690±10℃保温50～70分钟进行；

3）熔炼后的熔体浇铸在金属模具中，得到铸态合金；

4）所得到的铸态合金在300±10℃下进行均匀化处理2～6小时，然后将均匀化处理后的合金在280±10℃进行挤压加工，得到挤压变形态合金。

进一步，步骤2）的步骤为，熔炼可在密封性能较好的电阻炉中进行，熔炼前先将电阻炉加热腔内充满均匀混合、干燥的体积比为Ar ：SF₆=60%：40%的混合保护气，将纯镁、Mg-Si中间合金、Al-Sr中间合金、Mg-RE中间合金放置在熔炼坩埚内，电炉通电加热至合金熔化，去除合金液面上的浮渣，将电炉温度控制在740±10℃左右保温半小时左右，熔炼过程中不断通入均匀混合、干燥的体积比为Ar ：SF₆=60%：40%的混合保护气，；