[发明专利]一种高塑性镁合金及其制备方法

说明书

本发明为一种高塑性镁合金及其制备方法。该合金为Mg‑Bi‑Nd‑Mn镁合金，其化学成分质量百分比为：2～8wt％Bi、1.5～4wt％Nd、0.05～0.15wt％Mn，其余为Mg及不可避免的杂质，并且，质量比Bi：Nd＝1.3‑2：1。本发明工艺简单，得到变形镁合金室温下塑性优异，其室温延伸率达到43％以上，同时具有较好的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及金属材料和金属材料加工领域，特别涉及一种Mg-Bi-Nd-Mn高室温塑性阻燃镁合金及其制备方法。该合金在室温下有优异的塑性，可作为低温大塑性变形镁合金的坯料，以及潜在的耐热镁合金材料，应用前景广阔，属于镁合金技术领域。

背景技术

能源、材料和信息是人类社会发展的三大支柱，随着铁矿石等资源的日趋消耗，以及节能减排形势的日益严峻,开发和利用资源丰富的镁基材料是必然趋势。镁合金是目前最轻的商用金属结构材料，具有比强度比刚度高，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，可回收等优点，是继钢铁和铝合金之后发展起来的轻量化金属结构材料，被誉为本世纪的绿色工程材料。目前,镁合金开发研究工作主要朝着高强镁合金，高塑性镁合金，耐热镁合金，镁基复合材料等方向发展。

由于镁及其绝大多数合金的晶体结构为密排六方，低温(＜220℃)条件下可以启动的滑移系少导致其塑性不佳，而温度升高往往导致镁合金晶粒粗化，导致合金的力学性能降低，同时合金加工成本增加。开发室温或较低温度下具有优异塑性能力的镁合金有利于实现镁合金在低温甚至室温下的塑性加工，提高产品性能品质，同时降低生产的能耗等成本，极大促进镁及其合金作为新型绿色材料在汽车、轨道交通、航空等领域的广泛应用。

近年来，已有大量研究工作通过各种方法来制备高室温塑性镁合金，国内外逐渐有一些高室温塑性镁合金被陆续开发出来。专利1(申请公布号：CN101381831A)公开了一种高塑性镁合金，该合金中镁、锌、锆的比例分别为Mg：80-83％、Zn：12-15％、Zr：2-8％，以及占质量比为23-27％的Li、占总质量比7-9％的锰、占总质量比4-6％的钇。通过熔炼、热处理和挤压，制得合金室温延伸率42-49％。但合金中有大量的Li熔炼过程需要先抽真空，或通氩气保护，需要严格控制含氧量。另一方面合金中有大量的Y稀土元素和Li，造成合金成本的提高。专利2(申请公布号：CN1616697A)公开了一种含稀土钇的高塑性镁合金，由Mg、Zn、Zr、Y组成，其各组分质量百分比为Zn：5.0-8.5％；Zr：0.6-0.8；Y：0.7-2.0，剩余部分为镁和不可避免杂质。挤压加工后，该合金室温延伸率可以达到18.37-21.45％,整体塑性仍然偏低。专利3(申请公布号：CN102061414A)公开了一种高塑性镁合金及其制备方法，其成分为：Al：0.5-2％，Mn：2％，Ca：0.02-0.1％，余量为镁，其室温延伸率可以达到25％。该发明合金成本较低，但延伸率仍偏低。

这些已有相关高室温塑性的相关发明，所具有的室温塑性仍然偏低，为更好地满足消费电子、汽车等行业对高强镁合金低成本、易加工、高性能的要求，迫切需要开发出能够运用简单的生产加工过程制备出具有优异室温塑性的镁合金材料，这也将极大地拓展镁合金在未来进一步的推广应用，具有重大的经济和社会意义。

发明内容

本发明针对现有镁合金室温塑性低这一主要问题，提供一种具有优异室温塑性同时兼具良好阻燃性能的新型镁合金及其制备方法。该合金为一种Mg-Bi-Nd-Mn合金，通过在Mg-Bi合金基础上引入Nd元素，和微量Mn元素进行复合合金化，在合金中获得了细小均匀的晶粒组织，形成了具有非基面织构的织构组态，制备出室温塑性优异的合金材料；并通过控制Bi/Nd的质量比为1.3-2：1，避免Mg₃Bi₂相和BiNd相的过分长大，以免合金塑性的恶化。本发明工艺简单，得到变形镁合金室温下塑性优异，其室温延伸率达到43％以上，同时具有较好的阻燃性能。

本发明的技术方案是：