[发明专利]镁合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具力学与抗腐蚀性能的镁合金的制备方法，该镁合金由以下成分及含量熔炼而成：Mn1.0～1.8wt％、Zn7～12wt％、Ti0.06～0.13wt％、RE1.2～2.3wt％、Cu1.11.7wt％、Ni0.003～0.012wt％、Cr0.6～1.6wt％、Zr1.7～2.6wt％，余量为Mg，其中RE为Ce、Nd、Y、Sm中任一种。该镁合金兼具力学性能和耐腐蚀性能，其抗拉强度高于350MPa，屈服强度高于410MPa，断后伸长率达到14.1％以上，且腐蚀速率低于0.78mg/cm3·d，可用于航空航天、石油化工等领域。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种抗腐蚀性能与力学性能良好的镁合金的制备方法。

背景技术

镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料，与其它金属结构相比，具有高比强度和比刚度、尺寸稳定性、减震性能和导热性能，具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，尤其在轻量化方面，具有难以替代的显著优势，可以明显减轻重量，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，镁合金可以回收利用，对环境友好，因此被誉为“21世纪的绿色金属结构材料”。

镁为密排六方点阵结构，滑移系较少，冷变形主要是沿{0001}基面〈1120〉方向的滑移和{1012}孪晶，所以冷变形较为困难，因纯镁的屈服强度和弹性模量较低，抗腐蚀性能低，很少作为结构材料使用，通过添加合金元素，并进行显微组织结构设计，引入强化等机制，使镁合金的力学性能由大的改善与提高。

专利201610947204.5《一种耐蚀生物镁合金及其制备方法》公开了微合金化制备不含稀土元素的耐蚀医用镁合金，但是仅仅提高了耐蚀性能，其它元素最高的添加质量也仅有4％，耐腐蚀性能得到提高，但是从公开的应力-应变曲线可以看出，其断后伸长率可以达到25％以上，但是屈服强度低，不到150MPa，抗拉强度液不到250MPa。

专利201611248843.9《一种高强度镁-锌-锰-钇-铈合金及其制备方法》，但是得到的合金，延伸率达到14％以上，屈服强度和抗拉强度较商业高强变形镁合金ZK60提高了21％与28％，由于镁合金本身力学性能较低，因此其屈服强度和抗拉强度分别最高不到300MPa和350MPa。

专利201410521001.0《一种耐腐蚀镁合金》虽然公开的镁合金具有良好的耐腐蚀性能，但是其力学性能极低。

发明内容

本发明的目的是针对现有镁合金的力学和耐腐蚀性能均不显著的缺陷，提供一种适用于航天航空、石油化工等领域的兼具力学性能和耐腐蚀性能的镁合金的制备方法。

为了实现本发明的目的，通过大量试验研究并不懈努力，最终获得如下技术方案：一种兼具力学与抗腐蚀性能的镁合金，由以下成分及含量熔炼而成：Mn1.0～1.8wt％、Zn7～12wt％、Ti0.06～0.13wt％、RE1.2～2.3wt％、Cu1.1-1.7wt％、Ni0.003～0.012wt％、Cr0.6～1.3wt％、Zr1.8～2.6wt％，余量为Mg，其中RE为Ce、Nd、Y、Sm中任一种。

优选地，如上所述兼具力学与抗腐蚀性能的镁合金由以下成分及含量熔炼而成：Mn1.3～1.6wt％、Zn9～11wt％、Ti0.08～0.11wt％、RE1.7～2.1wt％、Cu1.1～1.3wt％、Ni0.005～0.009wt％、Cr0.10～0.13wt％、Zr2.0～2.3wt％、余量为Mg。

上述镁合金中限定杂质总的含量≤0.01wt％。

另外，本发明还提供上述镁合金的制备方法，以下步骤：

(1)熔化纯镁，在850～1000℃下按照质量百分数加入其余成分，保温，再降温至750～800℃，精炼10±2min，精炼后静置30±5min，金属液冷却至700～720℃，撇去浮渣，浇注，自然脱模成合金铸锭；