[发明专利]一种高强高韧的镁合金板材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高韧的镁合金板材，由以下质量百分比的组分制成：锂：7~12%、铝：1~6%、银：0.05~2.0%、0＜锡≤1.2%、钙：0.03~3%、锶：0.05~1.5%，余量为镁；本发明还公开了上述高强高韧的镁合金板材的制备方法。本发明通过添加铝提高镁合金的强度，还改善了合金的铸造性能；银可产生固溶强化，也可推迟镁过时效问题，提高组织和性能稳定性；锡可提高镁合金的塑性水平；钙具有熔体阻燃作用，还改善了材料高温蠕变性能，锶改善合金的蠕变性能和耐蚀性，并且钙和锶作为晶粒细化剂，有效提高了镁合金的强度，同时也改善了镁合金的韧性。本发明通过成分设计降低镁合金的加工成本，扩大镁合金的应用。

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种高强高韧的镁合金板材及其制备方法。

背景技术

镁合金具有很多优点，如高比强度和比刚度，尺寸稳定性好，导热性好，良好的电磁屏蔽特性和抗振能力，容易回收等，正因为此，镁合金被广泛应用于航空航天、国防军工、交通运输和3C产品产业，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料。此外，镁具有高度超国家的可获得性（地壳：2 wt.%或排第6位；海水：1.1 kg/m³或在溶解的矿物质中排第3位），随着很多金属矿产资源的日益枯竭，镁以其资源丰富而日益受到重视。

然而，在材料领域中还没有任何材料像镁这样，潜力和现实有如此大的颠倒，例如：所生产镁的约70%作为功能性应用（钢铁脱硫、合金元素添加、金属还原、烟花用镁粉、牺牲阳极），约13%用作铸造合金，只有约3%用作更有前途的变形制品，全世界产量也不足5万吨，特别是代表产业成熟度的镁合金板带材，2015年全中国产量不足400吨，预计全球也不足1000吨。这与长期以来镁合金强度低、塑性差的问题研究一直得不到令人满意的结果有直接关系，限制了镁合金在工程领域的广泛应用，使得镁合金的优良性能得不到充分发挥，“强度低、塑性差”是一百多年来制约镁合金发展的世界性难题。

Li元素可以降低镁合金的c/a值和相组成，改善镁合金的塑性。当Li含量低于5.7%时，其基体为Li固溶于Mg中形成密排六方的α-Mg固溶体；当Li含量高于10.3%时，其基体为Mg固溶于Li中形成体心立方β-Li固溶体；当Li含量介于两者之间，为α-Mg+β-Li固溶体双相结构。此外，Li可以进一步降低镁合金的密度，镁锂合金是最轻的金属结构材料，不仅具有普通镁合金的优点，而且改善了普通镁合金不能冷加工成型的缺点，是航空航天及武器装备上理想的减重材料，可使航天器和武器装备的机动性、准确性、安全性和舒适性得到大幅度提高。镁锂合金是最轻的金属结构材料，其密度比普通镁合金还小20-30%，具有良好的导热性能、减震性能以及电磁屏蔽性能，同时其还具有可回收的特点。在对重量敏感的航空航天、武器装备、交通运输以及3C产业等领域，具有巨大的应用潜力。其中发展最快的是电子信息和仪器仪表行业，在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑，镁锂合金是厂家最佳选择，另外，镁锂合金外壳可使产品更豪华、美观、轻便。

文献研究结果表明，一方面，现有牌号镁锂合金，如MA18、MA21、LA141等，要么是强度很低，要么是塑性较差，强度和塑性的均衡性限制了其广泛应用；另一方面，一些发明专利中提出了锂含量较低的镁锂合金材料，如CN201310177285.1（一种高强度镁锂合金及其制备方法）、CN200710144339.9（一种高强度的镁锂合金），这些合金材料强度较高，但含有较多含量的稀土元素，不仅增加了材料的成本，而且不利于材料的成型加工。

目前为止，镁合金材料存在高强度与高韧性不能兼顾，并且成本较高的问题，还没有一种具有低成本、高强高韧的镁合金，通过合金化获得一种高强高韧镁合金对扩大镁合金的应用具有非常重要的现实意义。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种高强高韧的镁合金板材。

本发明还提供了该高强高韧的镁合金板材的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：