[发明专利]一种高塑性铸造镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高塑性铸造镁合金及其制备方法，所述合金各组分的质量百分比为：2～8wt.％Zn，3～7wt.％Er，0.2～4wt.％Nd，0.1～1.5wt.％Zr余量为Mg。其制备方法包括：熔炼、热处理两个工艺。通过控制镁合金Zn,Er的含量，保证制备的镁合金微观组织均匀且晶粒尺寸较小，基面织构转化为稀土织构，促进非基面滑移开启，可显著提高合金的塑性，并且在保证塑性提升的同时并没有牺牲强度。另，加入Nd能提高合金的延伸率，增强合金的塑性，再经后续双级固溶和双级时效后获得具有高塑性铸造镁合金。本发明通过优化合金成分和配比，有效提高了镁合金的塑性，镁合金的综合力学性能明显高于目前报道的铸造镁合金。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种高塑性铸造镁合金及其制备方法，尤其是涉及一种添加了Zn、Er、Nd和Zr元素的高塑性铸造镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为目前最轻的工程金属材料,具有比强度、比刚度高,阻尼减振性好,电磁屏蔽和导热性能强,易切削加工和易于回收等一系列独特的优点,在航空航天、汽车和计算机、通信、消费类电子等结构件产业中具有极大的发展前景。现阶段,商业用镁合金主要集中在一体系和一体系,包括中强度铸造合金,高塑性铸造合金、高塑性变形合金和高强度铸造合金。但是,镁合金常常由于强度低、塑性差等原因严重限制了镁合金在生产生活中的广泛应用。因此,提高镁合金的塑性和强度是发展镁合金材料的重要课题。

镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金,其中,通过挤压、轧制、锻造等变形工艺可以制备出具有优良力学性能的高稀土变形镁合金,而铸造镁合金则是通过铸造方法生产的镁合金,两者在成分、组织性能上存在很大差异,变形镁合金较铸造镁合金,拥有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性。但是值得注意的是,一些重要零部件,如航天器和武器装备结构件、汽车零件、机件壳罩、电气构件等,仍然需要通过铸造的方式获得,而目前关于高塑性高强度铸造镁合金的研究仍然存在较大的不足。并且，变形镁合金无法通过固溶处理来进一步提高其性能。

通常情况下,铸造镁合金强度的增加往往会伴随塑性的下降,很难同时获得高强度和高塑性的铸造镁合金。王立峰等人发明了《一种高强度铸造镁合金的制备方法》，通过优化合金成分和配比,有效的提高了镁合金的强度，但其塑性并未得到提高。因此,现有的铸造镁合金虽然拥有极佳的强度,但合金的延伸率较低,较差的塑性不利于该系合金的广泛应用,且随着全球对铸造镁合金需求量日益增加,开发高塑性、高强度的铸造镁合金将成为镁合金研究工作的重点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，在保证其强度的情况下，提供了一种高塑性铸造镁合金及其制备方法，通过控制镁合金Zn、Er的含量，保证制备的镁合金微观组织均匀且晶粒尺寸较小，基面织构转化为稀土织构，促进非基面滑移开启，在保证其强度的情况下可显著提高合金的塑性。随着Er含量的提高，在保持塑形不变的前提下，合金强度和硬度提高，在一定范围内(即Er为3～7wt.％)，提高Er的含量，有利于合金力学性能提高和工业生产。且另外，加入Nd能提高合金的延伸率，增强合金的塑性，并且通过之后相应的热处理工艺双级固溶和双级时效，与单级固溶相比，双级固溶能使合金在保持较小的晶粒尺寸且不发生明显再结晶的前提下固溶更加充分，所以力学性能更好。双级时效与单级时效相比，因为分解产物的数量更多、尺寸更小，因此力学性能更好。进一步提高合金的力学性能。

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高塑性铸造镁合金及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种高塑性铸造镁合金，由如下以重量百分比含量的各组分组成：Zn为2～8wt.％，Er为3～7wt.％，Nd为0.2～4wt.％，Zr为0.1～1.5wt.％，余量为Mg。

优选地，所述Nd为0.2～4wt.％。

优选地，所述Zn和Er的质量比2:3。