[发明专利]一种高强度超轻镁锂合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度超轻镁锂合金及其制备方法，该镁锂合金的组成成分及其质量百分含量为：Li：5‑9wt.％、Nd：4‑6wt.％、Ni：2‑4wt.％、Mn：1‑2wt.％，余量为Mg以及不可避免的杂质元素。其制备方法主要包括铸造和轧制，轧制的道次数n≥2，压下量为50％‑90％。本发明通过向镁锂合金中加入特定比例的合金化元素Nd、Ni和Mn，再通过真空铸造和多道次轧制加工，在镁锂合金中形成了一种新型强化相Mg₁₂Nd₁Ni₁，并得到了均匀细小的晶粒组织。通过这两方面的共同作用，获得一种密度为1.2‑1.5g/cm³、抗拉强度为270‑310MPa、延伸率为16％‑23％的高强度超轻镁锂合金。

技术领域

本发明涉及一种合金及其制备方法，尤其涉及一种高强度超轻镁锂合金及其制备方法，属于合金技术领域。

背景技术

镁锂合金是最轻的金属结构材料，具有低密度、高比强度、高比刚度、突出的减震性能和优异的电磁屏蔽性能，在航空航天、武器装备以及电子3C等领域中表现出了广阔的应用前景。然而，绝对强度低限制了超轻镁锂合金的进一步应用。因此，研制出高强度镁锂合金材料来满足实际生产中对高性能结构减重材料的迫切需求显得尤为重要。

现有技术中关于高强度镁锂合金材料的报道已有很多，如中国发明专利(公开号：CN103290284A)公开了一种高强度镁锂合金及其制备方法，该专利通过添加特定组成的RY、Zn等合金化元素形成金属间化合物来强化合金，制得的镁锂合金在室温下抗拉强度为220-260MPa，延伸率为15-25％。又如中国发明专利(公开号：CN103290286A)公开了一种铸态高强韧镁锂合金及其制备方法，该专利中通过复合添加Y和Nd两种元素提高镁锂合金的强度，制得的镁锂合金抗拉强度为215-255MPa，延伸率为12-17％。又如中国发明专利(公开号：106811640A)公开了一种新型超轻高强高塑镁锂合金及其制备方法，该专利通过合理选择合金元素，将长周期结构相引入高Li含量镁锂合金基体中，制备出抗拉强度为180-320MPa、延伸率大于40％、密度为1.1-1.6g/cm³的镁锂合金。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种高强度超轻的镁锂合金。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高强度超轻镁锂合金，所述镁锂合金由以下质量百分比的成分组成：Li：5-9wt.％、Nd：4-6wt.％、Ni：2-4wt.％、Mn：1-2wt.％，余量为Mg以及不可避免的杂质元素；其中，不可避免杂质元素主要为Fe、Cu、Si等，总量≤0.03％。

本发明另一个目的在于提供上述高强度超轻镁锂合金的制备方法，所述制备方法主要包括铸造和轧制，所述轧制的道次数n≥2，压下量为50％-90％。

在上述的一种高强度超轻镁锂合金的制备方法中，所述铸造是以纯Mg、纯Li、纯Ni、纯Mn以及Mg-Nd中间合金为原料，按照镁锂合金的质量百分含量混合，在惰性气体的保护下进行真空熔炼得到合金液，再浇铸到模具中冷却得到铸态镁锂合金。

在上述的一种高强度超轻镁锂合金的制备方法中，所述真空熔炼的温度为680℃-750℃。

在上述的一种高强度超轻镁锂合金的制备方法中，所述轧制前先对铸造得到的铸态镁锂合金进行均匀化处理，均匀化处理的温度为200℃-240℃，保温时间为8-10小时，冷却方式为水冷或空冷。

在上述的一种高强度超轻镁锂合金的制备方法中，第一道次轧制的温度为220℃-250℃，压下量为30-35％；第二道次轧制的温度为230℃-260℃，压下量为15-25％。

在上述的一种高强度超轻镁锂合金的制备方法中，轧制的道次之间进行退火处理。