[发明专利]一种变形稀土镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金领域，特别是涉及一种变形稀土镁合金及其制备方法。

背景技术

由于镁合金行业技术尚不成熟，限制了变形镁合金在镁合金中所占的比例，通常低于10％，这远低于钢铁、铝、铜等行业中变形合金的比例。因此，镁合金行业具有非常大的技术改善空间和利润空间。

变形镁合金中常用的合金系列有Mg-Mn(MB1、MB8、MB14等)、Mg-Al(MB2、MB3、MB7等)和Mg-Zn-Zr(MB15、MB21、MB22、MB25等)。MB1具有良好的耐腐蚀性能，但强度不高。MB8是在MB2的基础上加入稀土Ce元素，晶粒得到细化，强度得到提高。MB14是在MB8的基础上进一步增加Ce元素的含量，使合金的强度进一步提高。MB3和MB7均是在MB2的基础上研发的，在镁合金中添加了AL或Zn制得。MB3和MB7的强度相较MB2有所增加，但塑性大大降低。研究发现，适量的稀土可以提高镁合金的整体性能。MB15属于Mg-Zn-Zr系列，是一种高强度合金。Zr的含量一般为0.6-0.8％，严格控制Zn的含量(不超过4.5％)。国内常采用MB21(Zn含量较低)，合金具有优良的整体性能。根据合金中Zn含量的多少，Mg-Zn-Zr系列分为高锌合金和低锌合金两种，MB21和MB22属于低锌合金，而MB15和MB25属于高锌合金，且MB25比MB15多含稀土Y。

Mg-Zn-Zr系列合金通过采用多种强化方式改善组织结构的性能，但是这些强化方法无法同时提高合金的所有性能，使合金的整体性能得到改善。通过上述叙述可知，在传统镁合金中添加适量稀土元素是一种提高合金强度的有效途径，同时稀土元素也可以提高合金的耐高温性能。

目前，科研部门和生产厂家总是将单一稀土(例如，Nd，Y，La，Ce等)的方式加入镁合金中。虽然稀土元素可以显著提高合金的某项性能，但不同的稀土对性能的作用效果各不相同，因此，合金的整体性能得到的改善效果不均衡。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种变形稀土镁合金及其制备方法，其采用混合稀土代替传统单一Y稀土，能有效改善镁合金的整体性能。

为此，本发明的技术方案在于：

一种变形稀土镁合金，组分和质量百分比为：复合稀土Y：0.45-0.68％、Zn：4.7-5.4％、Zr：0.39-0.44％，杂质元素硅、铁、铜和镍含量为0.015％或更少，其余部分为Mg。

如上所述变形稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：

1)按权利要求1所述变形稀土镁合金的组分将Mg、Zn、Mg-Zr中间合金和Mg-Y中间合金分别预热；

2)在SF₆/CO₂气体保护条件下，将镁在坩埚中加热熔化，然后加入锌，待锌熔化；

3)升温至700～740℃，加入Mg-Y中间合金，待其熔化；

4)升温至740～770℃，加入Mg-Zr中间合金，搅拌；除渣后在氩气保护条件下精炼20～30min，沉淀50～60min；

5)在700～740℃时采用水冷模制造或半连续铸造的方法加工出镁合金圆棒；

6)将所述镁合金圆棒切割后，在350-400℃挤压成型。

作为优选方案，还包括步骤6)所述镁合金圆棒在切割之间先在460-490℃条件下，固溶处理了3～4h，然后才进行切割、挤压成型工艺。

优选，步骤1)预热温度为250-300℃。

发明人研究发现，采用混合稀土Y代替传统单一Y稀土，可以有效改善镁合金的整体性能。这是因为，混合稀土Y中除了含有Y稀土外，还含有Ho、Er等其他稀土，其中Er稀土可以有效提高镁合金的延展性能。

本发明得到的变形稀土镁合金具有以下优点：

(1)实验研究的镁合金在室温具有400MPa或更高的强度，19％或更高的伸长率，整体性能得到显著提高。而传统镁合金只是单一方面性能较高，整体性能偏低，具有明显的缺点。

(2)根据不同的工艺要求，对熔炼后的镁合金进行水冷模制造或半连续铸造，获得地镁合金组织晶粒相对于采用传统铸造工艺降低25％。

(3)本实验中镁合金的制造流程简单、易操作。

具体实施方式

以下结合是实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

实施例1