[发明专利]适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金及其制备方法

权利要求书

1.一种适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金，其特征在于，包括按质量百分数计的如下元素：4.0～10.0％RE、2.0～6.0％Zn、0.5～1.2％Al、0.1～0.3％Mn、0.01～0.08％M,余量为Mg和其他不可避免的杂质，其中RE为Gd和Er，M为Ti和B中的至少一种元素；

所述的合金组成元素中，Zn/RE质量比为0.2～0.6，其中RE的组成中Gd/Er的质量比为0.25～4；

所述的合金组成元素中，(Zn+Al)/RE质量比为0.3～0.8；

所述Mg-Gd-Er合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)按上述Mg-Gd-Er合金成分及化学计量比，计算所需原料的用量；将工业纯镁锭、工业纯锌、工业纯铝锭和Mg-Gd、Mg-Er和Mg-Mn中间合金均去除氧化层并烘干预热至200℃；

(2)将工业纯镁锭全部熔化后，将工业纯锌和Mg-RE和Mg-Mn中间合金加入，熔化并保温；

(3)重力铸造前40-60分钟，将所述工业纯铝锭、Al-M中间合金依次加入熔化后加入精炼剂进行精炼，然后将炉温升至750-760℃保温静置10～20分钟促进夹杂沉降，得到镁合金熔体；

(4)将所述镁合金熔体降温至720～740℃之间，撇去表面浮渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至220～250℃的模具中，冷却后得到所述高强韧耐热铸造Mg-Gd-Er合金；

(5)对步骤(5)铸造的合金依次进行二级固溶处理、人工时效处理获得所需的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金；所述二级固溶处理的工艺参数为：第一级固溶温度480～490℃，时间36h～48h；第二级固溶温度535～545℃，时间1h～2h；所述人工时效处理的工艺参数为：温度185～215℃，时间12h～36h。

2.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金，其特征在于，所述M中，按合金中的所有元素总量计，包括以下质量百分数的各元素：Ti 0.01～0.05％、B 0.01～0.03％。

3.如权利要求1中所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金，其特征在于，所述Mg-RE中间合金包括Mg-Gd中间合金和Mg-Er中间合金；所述Mg-Gd中间合金为MgGd25或MgGd30，所述Mg-Er中间合金为MgEr25或MgEr30；所述Mg-Mn的中间合金为MgMn10；所述Al-M中间合金为AlTi5B1、AlB3、AlB8、AlTi5或者AlTi10中的至少一种。

4.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金，其特征在于，所述工业纯镁锭在680℃下熔化，所述工业纯锌、Mg-RE中间合金在720℃下加入熔化；所述工业纯铝锭、Al-M中间合金在730℃下加入熔化。

5.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金，其特征在于，所述精炼剂组分按质量百分比为：55％KCl、25％CaCl₂、5％CaF₂、15％BaCl₂；

所述精炼剂的添加量为原料总重量的1.0～3.5％；

所述精炼的温度720～730℃，精炼处理的搅拌时间10～15min。

6.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金，其特征在于，所述二级固溶处理的具体步骤包括：

将铸造合金放入固溶炉内，以5℃/min升温至200℃，通入保护气体，继续以5℃/min升温至第一级固溶温度480～490℃，当到达固溶温度时开始计时，保温36h～48h；然后以10℃/h慢速升温至第二级固溶处理，温度保持在535～545℃，保温1h～2h，然后将样品快速转移至淬火装置上进行水冷淬火。

7.如权利要求6所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金，其特征在于，对铸造合金进行所述人工时效处理的具体步骤包括：当到达时效温度185～215℃时开始计时，保温12h～36h，出炉后空冷至室温。

8.如权利要求1所述的适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd-Er合金，其特征在于，所述工业纯镁锭的加入方法为：先将占坩埚高度25％的工业纯镁锭熔化成熔池后，通入保护气体，加入剩余镁锭熔化；所述保护气体为氩气，或含0.2％体积分数的SF₆和CO₂的混合气体。