[发明专利]一种Mg-Mn-Sn-Ti镁合金材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于镁合金材料领域，具体涉及一种Mg‑Mn‑Sn‑Ti镁合金材料及其制备方法与应用。本发明首先按一定质量比分别制备出Mg‑Mn与Sn‑Ti两种中间合金，然后按Mg‑Mn合金与Sn‑Ti合金质量百分比为99:1～91:9的比例将Sn‑Ti合金加入到液态的Mg‑Mn合金中进行熔炼和浇铸，最后通过超声辅助等通道挤压制备得到Mg‑Mn‑Sn‑Ti镁合金材料。本发明将超声振动与等通道挤压技术结合起来同时应用于镁合金的塑性成形，只需进行一次挤压，即可得到合金组织变形均匀，晶粒细化的Mg‑Mn‑Sn‑Ti镁合金材料，从而实现了Mg‑Mn‑Sn‑Ti镁合金力学性能优良、抗腐蚀能力强、生物相容性好的特性。本发明提供的Mg‑Mn‑Sn‑Ti镁合金材料可应用在汽车部件、3C产品和医学植入材料领域。

技术领域

本发明属于镁合金材料领域，具体涉及一种Mg-Mn-Sn-Ti镁合金材料及其制备方法与应用。

背景技术

镁合金是最轻的工程金属材料之一，是以镁为基础加入其它元素组成的合金。镁合金具有优良的导电性、导热性、电磁屏蔽性能、高的比强度、比刚度、减震性、加工工艺性能和易回收、有利于环保等特性，特别适合制造有重量轻、强度高、减震降噪要求的工程结构部件和有一定强度要求的壳体类零件。因此，镁合金在汽车、电子、航天及国防工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。

传统以模铸、压铸等铸造工艺生产的镁合金产品，容易出现晶粒粗大、组织疏松、成分偏析且力学性能偏低等缺陷，不能充分发挥镁合金的性能优势。与铸造镁合金相比，经过轧制、挤压、锻造等塑性成形技术生产的变形镁合金晶粒细小，无偏析和微观孔洞，常具有更高的强度和塑韧性，具有优良的综合性能。

在镁合金的塑性成形过程中通常使用热挤压、反复挤压、大比率挤压等方法来细化合金晶粒，虽然能提升镁合金的强度和塑性，但是工艺繁琐，需要多次挤压，成本高，存在变形不均匀现象。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种Mg-Mn-Sn-Ti镁合金材料及其制备方法与应用。

本发明提供了一种Mg-Mn-Sn-Ti镁合金材料，所述镁合金材料中Mg和Mn的质量百分含量之和为91～99％，Sn和Ti的质量百分含量之和为1～9％；其中所述Mg和Mn的质量比为97:3，所述Sn和Ti的质量比为9:1。

进一步的，所述镁合金材料中Mg和Mn的质量百分含量之和为95％，Sn和Ti的质量百分含量之和为5％。

本发明提供的一种Mg-Mn-Sn-Ti镁合金材料的制备方法步骤如下：

步骤一、取纯度为99.99％的Sn、Ti粉末按名义质量比为9:1在真空中进行熔炼，经超声处理后降至室温，制得成分均匀的Sn-Ti合金待用；取纯度为99.99％的Mg、Mn粉末按名义质量比为97:3在真空中进行熔炼，降至室温，制得的Mg-Mn合金待用；

步骤二、按一定质量比称取步骤一制得的Mg-Mn合金、Sn-Ti合金，将Mg-Mn合金、Sn-Ti合金与覆盖剂放置在干燥箱内进行预热；

步骤三、在石墨坩埚底部撒上覆盖剂，将预热的Mg-Mn合金放入石墨坩埚，在Mg-Mn合金表面均匀撒上一定质量的覆盖剂，均匀加热使Mg-Mn合金熔化为液态；将预热的Sn-Ti合金放入液态的Mg-Mn合金中，均匀升温并保温一定时间，经超声处理后制得成分均匀的Mg-Mn-Sn-Ti镁合金熔体；所述Mg-Mn-Sn-Ti镁合金熔体的熔炼在氩气的保护下进行；

步骤四、将步骤三制得的Mg-Mn-Sn-Ti镁合金熔体降低温度并保温一定时间，去掉氧化膜后倒入模具中冷却静置，制得Mg-Mn-Sn-Ti镁合金铸锭；