[发明专利]一种低铝低钙、高Ca/Al比Mg‑Ca‑Al合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了又一种Mg-Ca-Al合金及制备方法，它是一种低铝低钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金及制备方法；属于镁合金和/或镁基复合材料制备技术领域。

背景技术

镁合金具有机械加工性好、高比强度、尺寸稳定性高、以及易于回收利用等特点。在航空航天、电子和汽车等行业有广阔的应用前景。然而镁合金易腐蚀、易燃烧、难于热加工成形，使得镁合金的大规模的工业化应用受到了限制，因此提高抗腐蚀性能、阻燃温度和改善镁合金加工性能、一直是镁合金研究的一个重要课题。大多数现有镁合金的燃烧温度并不高，为提高镁合金的燃烧温度，通常在合金基体中添加稀土元素，如向AZ91合金中加入0.3wt％Be后燃点达到750℃，加入1wt％Ce后燃点达到724℃；向ZM5镁合金中加入1wt％La合金的燃点达到711℃，加入0.12wt％混合稀土燃点达到820℃。现有Mg-Al-Ca合金的室温强度普遍偏低，如铸态AX51(Mg-5Al-1Ca)的屈服和抗拉强度分别为118MPa和175MPa，伸长率为5.6％；挤压态Mg-6Al-1Ca的抗拉强度为225MPa，伸长率为10％；挤压态Mg-6Al-2Ca的屈服强度和抗拉强度分别为177MPa和244MPa，伸长率为14％。

在上世纪60年代研究者就发现Mg-Al合金中加入Ca元素有利于提高合金的蠕变性能。钙在镁中的固溶度小，最大值为0.82at.％，在Mg-(3～5％)Al镁合金中加入Ca可出现Al₂Ca相，当Ca/Al比超过0.8时，β-Mg₁₇Al₁₂消失，生成网状的Al₂Ca相。但由于Al₂Ca是硬脆相，Ca的添加量过多会引起铸造镁合金力学性能的严重下降，如强度和塑性都较低，严重影响其使用。申请人于2015年1月申请了一种高铝高钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金专利(201510018019.3)，该合金具有良好的力学性能、很高的燃烧温度、很高的抗腐蚀性能和超塑性，克服了现有镁合金易腐蚀、易燃烧、难于热加工等缺陷。最近本专利发明了一种低铝低钙、高Ca/Al比的合金，比申请者之前申请的专利(201510018019.3)高铝高钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金具有更高的室温强度和塑性，更好的耐腐蚀性能，更良好的加工性能，更轻的比重，高温强度、阻燃性能和超塑性与之相当，在某种程度下解决了镁合金易腐蚀、易燃烧、难于热加工的难题，更具有工业应用价值。特别引起注意的是，Ca/Al比的很小变化，Ca、Al成分的很小变化对镁合金的耐腐蚀性能、超塑性、阻燃性能、高温强度都有较大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提高一种强度高、比重小、抗腐蚀性能好、燃烧温度高、高温强度好、具有超塑性的高钙铝比的镁钙铝合金。

本发明另一目的在于提高一种高钙铝比的镁钙铝合金的制备方法。

发明一种低铝低钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，包括下述组分，按质量百分比组成：

Ca大于等于2％、且小于5％，

Al大于等于2％、且小于5％，

余量为Mg或Mg的固溶体；

所述合金组分中Ca/Al质量比≥1。

发明一种低铝低钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，合金组分中，Ca/Al质量比＝1-1.2。

发明一种低铝低钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，Mg的固溶体中的固溶元素为Li、Be、Mn、稀土、Zn、Zr中的至少一种。本领域人员应该知道，固溶元素的加入量，应确保加入的固溶元素在基体中无析出物。

发明一种低铝低钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，成品Mg-Ca-Al合金基体中，Al₂Ca颗粒沿铸态Mg-Ca-Al合金基体中形成的Al₂Ca网状结构原位分布，Al₂Ca颗粒的粒度为0.07-2微米，Mg-Ca-Al合金基体晶粒大小为0.5-5微米，优选为0.5-1.5微米。

发明一种低铝低钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金的密度为1.74-1.82g/cm³。

发明一种低铝低钙、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，将所述Mg-Ca-Al合金的样品在30℃下，置于质量百分浓度3.5％NaCl溶液中进行全浸试验24小时，测量其腐蚀速率小于等于1.0858×10^-7g·mm^-2·h^-1。