[发明专利]不含稀土低合金超高强韧镁合金及其制备方法

说明书

不含稀土低合金超高强韧镁合金及其制备方法，它涉及金属材料和金属材料加工领域，具体涉及一种镁合金及其制备方法。本发明的目的是要解决现有镁合金的屈服强度低的问题，而提供不含稀土低合金超高强韧镁合金及其制备方法。不含稀土低合金超高强韧镁合金由Mg和合金元素组成，合金元素的质量分数≤2.5％，余量为Mg；合金元素由Al、Ca和Mn或Al、Ca、Sr和Mn组成。制备方法：一、熔炼和铸造得到铸造合金；二、均匀化处理；三、挤压变形得到不含稀土低合金超高强韧镁合金。优点：室温屈服强度高达334‑430MPa，抗拉强度达356‑440MPa，延伸率为5.0％以上。本发明主要用于制备不含稀土低合金超高强韧镁合金。

技术领域

本发明涉及金属材料和金属材料加工领域，具体涉及一种镁合金及其制备方法。

背景技术

镁及镁合金，由于其低密度(约为1.74g/cm³，是铝的2/3，铁的1/4)、高比强度、储量丰富易回收等优异性能，被誉为“21世纪绿色环保工程材料”，在实现交通工具轻量化、器件轻薄小型化、节能减排绿色发展等方面具有巨大发展前景。

经历六十年的发展，镁合金的应用领域仍远不如铝合金和钢铁，商业化进程极大地受阻，究其原因主要在于镁合金仍然存在一些显著缺陷：①屈服强度和抗拉强度较低，不能满足高技术领域对超高强镁合金的需求；②延伸率低、塑性差，在服役条件下易发生脆性断裂；③超高强韧稀土镁合金成本高昂，难以实现大规模商业化应用。因此，开发不含稀土低成本超高强韧镁合金对于拓展镁合金的应用具有重要意义。

在不含稀土低成本镁合金中，主要有Mg-Zn系、Mg-Sn系和Mg-Al系等合金。如中国专利公开号CN107236885A开发的Mg-Sn-Zn-Mn-Cu-Na高强变形镁合金中，铸态合金经三级固溶，再加以挤压变形后，其屈服强度可高达354-388MPa，抗拉强度达378-405MPa，延伸率在6.0％以上，但是其合金元素种类繁多，合金元素总含量高(约11wt.％)，加工工艺复杂，导致生产成本高昂，且Cu元素的添加导致合金耐蚀性下降。中国专利公开号CN104060138A开发了一种Mg-Al-Ca-Mn-Si低成本高强变形镁合金，经过多道次轧制其屈服强度可达到215-290MPa，抗拉强度达260-320MPa，延伸率在10％以上，其合金元素廉价易得，生产工艺简单，经轧制变形后合金的强度有所提高，但屈服强度仍然低于300MPa，无法满足高技术领域对超高强韧镁合金的需求。

发明内容

本发明的目的是要解决现有镁合金的屈服强度低的问题，而提供不含稀土低合金超高强韧镁合金及其制备方法。

不含稀土低合金超高强韧镁合金，它由Mg和合金元素组成，且合金元素的质量分数≤2.5％，余量为Mg；所述合金元素由Al、Ca和Mn组成，且不含稀土低合金超高强韧镁合金中Al的质量分数为0.2％～2.0％，Ca的质量分数为0.2％～2.0％，Mn的质量分数为0.4％。

上述不含稀土低合金超高强韧镁合金的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、铸造：以纯Mg、纯Al、Mg-Ca中间合金和Mg-Mn中间合金为原料，依次经熔炼和铸造，得到铸造合金；所述铸造合金中Al的质量分数为0.2％～2.0％，Ca的质量分数为0.2％～2.0％，Mn的质量分数为0.4％，余量为Mg，且Al、Ca和Mn的总质量分数≤2.5％；

二、均匀化处理：将铸造合金置于电阻加热炉中进行均匀化处理，得到均匀化处理后合金；

三、挤压变形：分别先对均匀化处理后合金和挤压模具进行预热处理，得到预热处理合金和预热处理挤压模具，然后将预热处理合金放入预热处理挤压模具中进行挤压变形，得到不含稀土低合金超高强韧镁合金。