[发明专利]含稀土钐的高强变形镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种含稀土钐的高强变形镁合金及其制备方法，属于金属材料技术领域。解决现有的镁合金稀土含量过高或力学性能差的问题。该镁合金，其组成及各组成的质量百分比如下：Sm：1.0～6.6wt.％，Zn：0.5～3.5wt.％，Zr：0.15～1.5wt.％，余量为Mg。本发明还提供一种含稀土钐的高强变形镁合金的制备方法。本发明的含稀土钐高强变形镁合金具有优异的力学性能，以Mg‑3.5Sm‑0.6Zn‑0.5Zr为例，其室温屈服强度和抗拉强度分别为415MPa和423MPa。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及含稀土钐的高强变形镁合金及其制备方法。

背景技术

金属镁及镁合金作为目前工业应用中最轻的金属材料，由于其具有优良的铸造性、比刚度、比强度、很好的切削加工性以及较高的阻尼系数和出色的电磁屏蔽性能，使其在汽车、航空、电子等领域应用潜力巨大，成为世界各国汽车、飞机等行业的制造商们竞相研究开发的21世纪新型绿色材料之一。然而传统镁合金的强度不高，严重限制了镁合金的应用，因此，开发高强镁合金具有重要意义。

近年来，稀土镁合金作为一种高强镁合金，引起了广泛关注，研究较多的是向镁合金中添加Gd、Y、Nd等稀土元素。Yu等人研究的Mg–11Gd–4.5Y–1Nd–1.5Zn–0.5Zr(wt.％)合金经过挤压、轧制和时效处理后屈服强度达到481MPa，抗拉强度为517MPa。Homma等人研究的Mg–10Gd–5.7Y–1.6Zn–0.6Zr(wt.％)合金经过挤压和时效处理后屈服强度达到473MPa，抗拉强度达到542MPa。尽管上述合金达到了较高的强度，但稀土含量较高，不但大大增加了合金成本，而且增大了合金密度，难以从根本上解决镁合金的工业应用问题。因此，开发新型低成本高性能变形稀土镁合金在国防军工、航空航天、汽车和轨道交通等高技术产业中具有十分重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的镁合金稀土含量过高或力学性能差的问题，而提供含稀土钐的高强变形镁合金及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明首先提供一种含稀土钐的高强变形镁合金，其组成及各组成的质量百分比如下：

Sm：1.0～6.6wt.％，Zn：0.5～3.5wt.％，Zr：0.15～1.5wt.％，余量为Mg。

优选的是，所述的镁合金，其组成及各组成的质量百分比如下：

Sm：1.5～6.5wt.％，Zn：0.6～2.5wt.％，Zr：0.5～1.0wt.％，余量为Mg。

本发明还提供一种含稀土钐高强变形镁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)镁合金铸锭制备：将纯Mg锭、纯Zn锭、Zr元素的原料、Sm元素的原料配料，并铸造成镁合金铸锭；

(2)挤压坯料制备：将上述镁合金铸锭在500～530℃均匀化处理6～14h，并加工成挤压坯料；

(3)挤压型材制备：将上述挤压坯料和挤压模具在300～400℃电阻炉中预热1.5～3.5h，挤压机在300～400℃预热1～2h，挤压比为8:1～20:1，挤压速度为0.01～1.0m/min，经塑性变形制备成挤压型材；

(4)时效处理：将上述挤压型材在180～220℃热处理10～72h，得到含稀土钐高强变形镁合金。

优选的是，所述步骤(1)中镁合金铸锭制备方法，包括以下步骤：

1)将原料纯Mg锭、纯Zn锭、Zr元素的原料、Sm元素的原料进行烘干；

2)在保护气氛下，将纯镁锭在680～780℃下完全熔化后，得到镁熔液；