[发明专利]一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料技术及冶金技术领域，具体涉及一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法。本发明的技术方案如下：一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材，其合金组分的质量百分比为：Al含量为9.0～11.0％，Zn含量为0.5～1.0％，Mn含量为0.1～0.25％，Sm和La总含量为0.15～0.55％，杂质元素总含量小于0.05％，其余为Mg，其中Sm含量为0.1～0.5％，La含量为0.05～0.4％。本发明提供的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法，通过在AZ80镁合金基础上提高Al含量和微量组合添加稀土元素Sm和La，并通过挤压工艺参数的调整，降低镁合金的屈强比，提高镁合金的伸长率和耐热性。

技术领域

本发明属于金属材料技术及冶金技术领域，具体涉及一种高塑耐热AZ系高铝镁合金及其挤压材的制备方法。

背景技术

镁合金是结构轻量化的理想材料，具有密度小、比强高、易回收利用，以及减振性、电磁屏蔽性和机械加工性能优良等优点，在汽车、航空航天、3C、国防等领域的应用拥有广阔的应用前景。目前工业通用镁合金主要分为铸造镁合金和变形镁合金两大类，变形镁合金可以通过锻造、挤压、轧制等工艺获得，相较于铸造镁合金，具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的尺寸，应用也更为广泛。但是目前工业上广泛应用的AZ系镁合金存在绝对强度低(特别是高温力学性能低)，塑性成形能力差(特别是二次成形能力差)，以及耐蚀性差等问题，严重制约了镁合金材料的应用领域。其中AZ80变形镁合金的二次成形能力和耐热性亟待改善。例如，挤压态AZ80镁合金的拉伸性能(ASM handbook:Magnesium andMagnesium Alloys)室温下分别为：屈服强度250MPa，抗拉强度340MPa，伸长率11％，屈强比(R_p0.2/R_m)0.735；高温(150℃)下分别为：175MPa，240MPa，26％，和0.729。可见，其屈强比较高，伸长率较低，且高温时的屈服强度和抗拉强度分别降低80MPa和100MPa，均只有室温的2/3左右。因此，如果通过合金成分的调整，并结合制备工艺的改进，能够改善AZ80镁合金的成形性以及耐热性，将具有重要意义。

AZ系镁合金的耐热性差与合金中存在低熔点Mg₁₇Al₁₂相以及没有耐高温稳定沉淀相有关。在镁合金中稀土元素RE能够优先与Al元素生成热稳定性高的合金相，同时减少低熔点Mg₁₇Al₁₂相的析出，限制位错运动和改善晶界结构状态，从而提高镁合金的室温和高温力学性能，但是，大量添加昂贵的Nd、Y、Gd等稀土元素也会带来镁合金材料成本的显著增加，同样制约了镁合金材料的应用。因此，选择具有较低成本的La、Ce、Pr和Sm等轻稀土元素作为添加剂是目前耐热镁-稀土合金开发的重要方向。在ZL201310085973.5专利中，公布了在AZ80镁合金中添加0.2～1.5％Sm以改善其耐热性的方法，虽然在150℃下抗拉强度可达到300MPa以上，但室温伸长率较低，最大不超过11％。一般来说，降低屈强比(R_p0.2/R_m)和提高伸长率可以提高金属材料的塑性变形能力。

发明内容

本发明提供一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法，通过在AZ80镁合金基础上提高Al含量和微量组合添加稀土元素Sm和La，并通过挤压工艺参数的调整，降低镁合金的屈强比，提高镁合金的伸长率和耐热性。

本发明的技术方案如下：

一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材，其合金组分的质量百分比为：Al含量为9.0～11.0％，Zn含量为0.5～1.0％，Mn含量为0.1～0.25％，Sm和La总含量为0.15～0.55％，杂质元素总含量小于0.05％，其余为Mg，其中Sm含量为0.1～0.5％，La含量为0.05～0.4％。