[发明专利]一种含Sc的高强高韧镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含Sc的高强高韧镁合金，包括以下质量分数的组分：Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Sc：0.05～0.5wt％，Zr：0.15～1.5wt％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％。本发明中的高强高韧镁合金组分为Mg‑Y‑Nd‑Gd‑Sc‑Zr，以含稀土金属间化合物的析出强化为主要强化机制，并通过添加非稀土元素Sc提高了本发明材料凝固过程中的形核密度，进而显著细化了合金组织。本发明材料具有优异的室温及高温力学性能，同时具有同类材料中较高的塑性。本发明还提供了一种含Sc的高强高韧镁合金的制备方法。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及一种含Sc的高强高韧镁合金及其制备方法。

背景技术

在镁合金研究领域，时效析出强化是高强度镁合金发展的重要方向，基于该原理的Mg-Y-Nd-Zr合金体系具有良好的室温及高温强度。但在Mg-Y-Nd-Zr合金中，由于强化相析出对材料韧塑性的破坏，其在基体中的分布密度并不能随意增加，同时也导致合金热裂倾向较大，限制了该合金的进一步发展。

因此在保证合金材料高强度、高耐热性能、不降低合金工艺性能的基础上，有必要进一步探讨稀土元素以外的多元合金强化与韧化机制，

发明内容

本发明提供一种含Sc的高强高韧镁合金及其制备方法，本发明中含Sc的高强高韧镁合金具有优异的室温及高温力学性能，同时具有较高的塑性。

本发明提供一种含Sc的高强高韧镁合金，包括以下质量分数的组分：

Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Sc：0.05～0.5wt％，Zr：0.15～1.5wt％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％。

本发明提供一种含Sc高强高韧镁合金的制备方法，包括以下步骤：

A)将纯Mg、Mg-Zr中间合金、Mg-Sc中间合金和Mg-RE中间合金按照以下质量分数进行配料，熔炼并浇铸成型；

RE＝Y，Nd和Gd；

Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Sc：0.05～0.5wt％，Zr：0.15～1.5wt％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％

B)将铸件进行热处理或挤压，得到含Sc的高强高韧镁合金。

优选的，所述步骤A)具体为：

(1)在CO₂和SF₆混合气体的保护下，将纯Mg、Mg-Zr中间合金、Mg-Sc中间合金和Mg-RE中间合金按比例进行配料，进行烘干，烘干温度为100～200℃，烘干时间为1～2h；

所述CO₂与SF₆的体积比为99.5：0.5；

(2)将烘干好的纯Mg和Mg-RE中间合金放入坩埚中随炉升温，直至完全熔化，温度控制在680～780℃；

(3)将熔体升温至700～740℃，将烘干好的Mg-Zr中间合金和Mg-Sc中间合金加入到熔体中，完全熔化后搅拌5～10分钟；

(4)将熔体降温至680～700℃，静置20～40分钟；

(5)刮除熔体表面浮渣，进行浇铸成型。

优选的，所述步骤B)中的热处理依次包括固溶处理和时效处理。

优选的，所述固溶处理的温度为500～550℃；

所述固溶处理的时间为6～24小时。