[发明专利]一种耐热抗蠕变镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐热抗蠕变镁合金及其制备方法，属于金属材料及冶金领域。本发明中的耐热抗蠕变镁合金，主要由以下质量百分比的组分组成：7～8％Sm，0.7～0.9％Nd，1.5～2.0％Zn，1.0～1.3％Ca，1.2～1.5％Mn，1.1～1.3％Al，余量为Mg和不可避免的杂质。本发明中的镁合金在高温下具有很好的抗拉强度和良好的抗蠕变性能，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种耐热抗蠕变镁合金及其制备方法，属于金属材料及冶金领域。

背景技术

镁及镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料，在许多领域应用都有十分显著的优势，特别是在航空、航天和汽车、摩托车、高速轻轨列车方面具有难以替代的优势，但是，镁合金的强度和耐热性能不佳，严重阻碍其在航空航天、军工、汽车及其它行业中的应用，因此提高镁合金的强度和耐热性能是发展镁合金材料的重要课题。

现有的耐热镁合金研制主要从限制位错运动和强化晶界入手，通过添加适当的合金元素，引入热稳定性高的第二相、降低各元素在镁基体中的扩散速率或者改善晶界结构状态和组织形态等手段来实现提高镁合金热强性和高温蠕变抗力的目的。目前，在所有合金元素中，稀土(RE)是提高镁合金耐热性能最有效的元素。大部分稀土元素在镁中具有较大的固溶度极限，且随温度下降，固溶度急剧降低，可以得到较大的过饱和度，从而在随后的时效过程中析出弥散的、高熔点的稀土化合物相；稀土元素还可以细化晶粒、提高室温强度，而且分布在晶内和晶界(主要是晶界)的弥散的、高熔点稀土化合物，在高温时仍能钉扎晶内位错和晶界滑移，从而提高了镁合金的高温强度，这使得Mg-RE合金适于在较高温度环境下长期工作。Mg-RE(如Mg-Y系)合金是非常重要的耐热镁合金系列，具有高的高温强度和优异的抗蠕变性能。当前在200～300℃下长期工作的镁合金零部件绝大部分为Mg-RE系合金，Mg-RE系合金已成为发展高强耐热镁合金的一个重要合金系。

作为镁和稀土资源第一大国，中国关于Mg-RE系合金的研究近年来不断增多和深入，稀土镁合金的成功研发将有助于我们利用这一优势。目前的商业耐热镁合金如WE54，其存在的主要不足是耐热性能不够稳定，高温时强度下降较多，还不能完全满足航空航天、军工、汽车及其它行业在较宽的作业温度范围，特别是在200℃-300℃下使用时对强度稳定性的更高要求。

授权公布号为CN101353747B的发明专利公开了一种压铸耐热镁合金，该合金包含的组分及其重量百分比为：1.5-6.0％Sm，0-3.0％Nd，0-2.5％Ca，0.1-2.0％Zn，0.2-0.8％Zr，杂质元素Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％，其余为Mg。该镁合金在200℃下所能达到的抗拉伸强度最高为202MPa、屈服强度为136MPa，但该镁合金仍不能满足现在对镁合金更高温度条件下(200～300℃)的应用需求，而且其蠕变只公开到200℃，80MPa条件下的测试结果，最低的蠕变量也达到了0.05％，对于更高温度和受力条件下的蠕变测试，该发明并未提供，总体而言该镁合金并不能很好适用于高温条件下(200～300℃)应用，存在使用范围上诸多局限性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种耐热抗蠕变镁合金，该镁合金在高温下具有很好的抗拉强度和良好的抗蠕变性能。

本发明的另一个目的在于提供一种上述耐热抗蠕变合金的制备方法。

本发明的耐热抗蠕变镁合金，主要由以下质量百分比的组分组成：7～8％Sm，0.7～0.9％Nd，1.5～2.0％Zn，1.0～1.3％Ca，1.2～1.5％Mn，1.1～1.3％Al，余量为Mg和不可避免的杂质。

上述不可避免的杂质元素为Si、Fe、Cu、Ni；Si、Fe、Cu、Ni的质量百分比之和小于0.015％。

上述耐热抗蠕变镁合金的制备方法，包括步骤：