[发明专利]一种变形镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金材料领域，尤其是一种变形镁合金及其制备方法。

背景技术

最近二十年来，世界范围内许多国家都在积极研究开发满足可持续发展战略需求的轻质高性能生态型材料。在众多的轻质材料中，由于镁合金具有密度小，比刚度和比强度高，而且还有着优良的导热性能、电磁屏蔽性能、阻尼性能、切削加工性和减震性能，同时具有尺寸稳定、无污染、易回收等一系列优点，加之资源丰富等优势，是结构轻量化的理想材料。日益引起许多工业发达国家和发展中国家政府研究人员的重视。与铸造镁合金相比，变形镁合金具有更高的力学性能和更广阔的应用前景。然而由于目前的变形镁合金虽然塑性较好，但室温和高温强度较低和抗蠕变性偏低，很难满足航空、航天、兵器和民用轿车领域对高强韧、高耐热性和高蠕变强度的轻质结构材料的要求，因此，提高变形镁合金强度使其具有良好的综合性能，是新型镁合金开发的热点，同时变形镁合金开发对拓展镁合金的应用领域具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种变形镁合金及其制备方法，该工艺方法成本低且简便易行，获得的变形镁合金具有较高的强度，使得此类镁合金具有比传统商业镁合金优越的力学性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种变形镁合金，按照重量百分比含量含有：Al：4.5-6.1%，Mn：2.6-3.6%，Cu：2.3-3.3%，Ca：1.8-2.2%，Th：0.41-0.52%，Ti：1.7-2.21%，Ce：3.55-3.82%，Sb：2.1-2.4%，Zr：1.1-1.3%，Nb：0.31-0.52%，Ta：0.75-0.92%，Lu：0.11-0.2%，Sc：0.3-0.62%，Pr：0.52-0.63%，余量为Mg。

更进一步地，按照重量百分比含量含有：Al：4.5%，Mn：2.6%，Cu：2.3%，Ca：1.8%，Th：0.41%，Ti：1.7%，Ce：3.55%，Sb：2.1%，Zr：1.1%，Nb：0.31%，Ta：0.75%，Lu：0.11%，Sc：0.3%，Pr：0.52%，余量为Mg。

另外，还提供一种所述的变形镁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1) 备料：按照重量百分比含量进行原料准备，所述原料为纯Mg锭、Mg- Mn中间合金、纯Al锭、纯Cu、Al- Ca中间合金、Al- Th中间合金、Al- Ti中间合金、Mg- Ce中间合金、Mg- Sb中间合金、纯Zr、Al- Nb中间合金、Al- Ta中间合金、Al- Pr中间合金、纯Lu、Al- Sc中间合金；

(2)烘干：将准备好的原料纯Mg锭、Mg- Mn中间合金、纯Al锭、纯Cu、Al- Ca中间合金、Al- Th中间合金、Al- Ti中间合金、Mg- Ce中间合金、Mg- Sb中间合金、纯Zr、Al- Nb中间合金、Al- Ta中间合金、Al- Pr中间合金、纯Lu、Al- Sc中间合金进行烘干处理，其中纯Mg锭、纯Al锭、纯Cu、纯Zr、纯Lu在100℃下烘干，而Mg- Mn中间合金、Al- Ca中间合金、Al- Th中间合金、Al- Ti中间合金、Mg- Ce中间合金、Mg- Sb中间合金、Al- Nb中间合金、Al- Ta中间合金、Al- Pr中间合金、Al- Sc中间合金在150℃下烘干；

(3)熔炼：将电阻坩埚预热至300-350℃，持续通入SF6气体保护气氛在电阻坩埚中熔炼合金，先在电阻坩埚中加入纯Mg锭加热，待纯镁锭完全熔化后，加入纯Al锭、纯Cu、纯Zr、纯Lu，待电阻坩埚中的原料完全熔化后，加热至780-800℃的温度下再加入Mg- Mn中间合金、Al- Ca中间合金、Al- Th中间合金、Al- Ti中间合金、Mg- Ce中间合金、Mg- Sb中间合金、Al- Nb中间合金、Al- Ta中间合金、Al- Pr中间合金、Al- Sc中间合金，所有原料充分熔化后机械搅拌4-6分钟，使合金成分均匀；

(4)精炼：持续通入SF6气体进行保护，在镁合金熔液表面均匀撒入精炼剂，加入后充分搅拌并静置5-15分钟；然后使电阻坩埚升温至760-780℃保温9-11分钟，再降温至680-720℃静置3-5分钟，得镁合金精炼液；所述的精炼剂为RJ-5精炼剂，加入量为炉料量的10％；

(5)浇铸：将熔融的镁合金精炼液浇铸到预热温度为320～340℃的铁模具中，浇铸温度为740～760℃，铁模具的内腔尺寸为长8cm，宽8cm，高4cm，浇铸完成后，将模具及其内的镁合金熔体置于空气中冷却后脱模，制得所述变形镁合金。