[发明专利]一种超高强耐高温镁合金

说明书

本发明涉及一种超高强耐高温镁合金。合金质量百分比成分为：Gd：8.0‑9.6%，Y：1.8‑3.2%，Gd含量与Y含量的比值为：3≤Gd/Y≤5，Zr：0.3‑0.7%，Ag：0.02‑0.5%，Er：0.02‑0.3%，Ag含量与Er含量的比值为：1≤Ag/Er≤3，其中Fe≤0.02%，Si≤0.02%，Cu≤0.005%，Ni≤0.003%，杂质总含量不超过0.1%，其余为Mg。通过添加Ag及Er可制备直径300‑630mm的大规格铸锭，并制备出外径达1700mm的构件。该合金在T6态抗拉强度≥470MPa，屈服强度≥400MPa；200℃抗拉强度≥350MPa，屈服强度≥260MPa。

技术领域

本发明涉及镁合金领域，特别涉及一种含稀土超高强耐高温镁合金。

背景技术

镁合金是目前可用的最轻的金属结构材料，具有高比强度和高比刚度、阻尼减振性能优异等特点，在航空、航天及汽车工业领域有广阔的应用前景。然而目前镁合金的应用量远远落后于铝合金，原因包括：高稀土含量的高强耐热镁合金大锭坯在半连续铸造过程中易产生严重开裂，表面冷隔严重，导致可制备的铸锭规格及最终构件尺寸受限；高温强度偏低，难以满足高温服役需求；加工塑性差，成品合格率低等。近年来开发的Mg-Gd-Y-Zr系合金室温及高温强度高于Mg-Zn-Zr系和Mg-Al-Zn系，但其铸造性能及塑性加工性能都差，难以满足航空航天领域在制备大尺寸构件中对轻质高强材料的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高强耐高温镁合金。合金质量百分比成分为：Gd：8.0-9.6%，Y：1.8-3.2%，Gd含量与Y含量的比值为：3≤Gd/Y≤5，Zr：0.3-0.7%，Ag：0.02-0.5%，Er：0.02-0.3%，Ag含量与Er含量的比值为：1≤Ag/Er≤3，杂质包括Fe、Si、Cu、Ni等不可避免的杂质元素，其中Fe≤0.02%，Si≤0.02%，Cu≤0.005%，Ni≤0.003%，杂质总含量不超过0.1%，其余为Mg。

所述合金成分Gd的质量百分比为8.5-9.6%。

所述合金成分Y的质量百分比为2.0-3.0%。

所述合金成分Gd与Y的比值为：3.5≤Gd/Y≤4.5。

所述合金成分Zr的质量百分比为0.3-0.5%。

所述合金成分Ag的质量百分比为0.02-0.4%。

所述合金成分Ag的质量百分比为0.02-0.3%。

所述合金成分Er的质量百分比为0.02-0.2%。

所述合金成分Ag与Er的比值为：1.5≤Ag/Er≤2.5。

所述杂质总含量不超过0.05%。

在镁合金中添加Gd、Y等稀土元素，经过时效热处理，合金分解出热稳定性高的β＇相，可提高合金的高温强度。然而当稀土元素含量较高时，合金铸造性能急剧下降、大尺寸锭坯开裂严重，同时加工塑性降低，导致产品合格率极低。

本发明将合金中Gd含量与Y含量的比值Gd/Y控制在3-5之间，其作用在于：Y有提高镁合金高温强度的作用，Y含量过低，会使合金的高温强度下降；Y含量过高，合金中形成的Mg₂₄Y₅相数量增多、尺寸变大，该相与基体结合力弱，导致合金在热加工过程中热塑性降低、产生开裂。将Gd/Y控制在3-5之间，可保证合金既有高的高温强度，又具有良好的热加工塑性。

本发明在Mg-Gd-Y-Zr合金中添加Ag，其作用包含以下几点：