[发明专利]一种含铝的稀土镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含铝的稀土镁合金及其制备方法，属于镁基合金技术领域。本发明的含铝的稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成：5.8～6.2％Sm，2.0～2.4％Gd，0.8～1.2％Zn，0.6～1.0％Al，余量为Mg。本发明的含铝的稀土镁合金，具有优良的室温和高温强度性能，在室温下的抗拉强度最高可达288MPa；随着温度升高抗拉强度逐渐降低，但300℃时抗拉强度仍然高于200MPa，与商用耐热高强镁合金WE54相比，具有更低的稀土含量和更高的强度性能，在航空航天、汽车工业中有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种含铝的稀土镁合金及其制备方法，属于镁基合金技术领域。

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料，在航空航天、汽车工业中的应用日益广泛。采用镁合金可以减轻航空航天设备、汽车自重，降低能源消耗，对于航空航天、汽车工业具有重要意义。但是，普通镁合金的强度在高温下大幅下降，耐热性能不佳，无法满足航空航天、汽车工业的要求。因此，提高镁合金的耐热性能，是镁合金研究领域的重要课题。

通过适当的合金化，可以改善镁合金的耐热性能，其中，稀土(RE)是提高镁合金耐热性能最有效的合金元素。稀土元素可以细化晶粒，通过细晶强化提高镁合金的室温强度，还可以形成弥散的高熔点稀土化合物，在高温时仍能钉扎晶内位错和晶界滑移，通过弥散强化提高镁合金的高温强度，使得Mg-RE系(如WE系)合金可以在较高温度下工作。但是，随着温度的升高，常规的Mg-RE系合金(如商用耐热镁合金WE54)的强度大幅下降，导致高温强度不稳定，这会严重影响镁合金零部件在高温下工作的安全可靠性。

为了克服常规的Mg-RE系合金在高温下强度下降的问题，现有技术中，授权公告号为CN107267829B的中国发明专利公开了一种含稀土高强镁合金，该镁合金由以下质量百分比的组分组成：5.2～5.6％Sm，2.0～2.5％Zn，1.0～1.5％Bi，0.5～1.0％Sn，0.3～0.5％Sb，余量为Mg和不可避免的杂质。该含稀土高强镁合金在室温下的抗拉强度最高可达282MPa；随着温度升高抗拉强度逐渐降低，但300℃时抗拉强度仍然高于200MPa，具有优良的室温和高温强度性能，但该镁合金组成复杂，会使制备过程中选材比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种含铝的稀土镁合金，金属元素种类少，可以降低选材复杂程度。

本发明还提供了一种工艺简单的含铝的稀土镁合金的制备方法。

为了实现以上目的，本发明的含铝的稀土镁合金所采用的技术方案是：

一种含铝的稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成：5.8～6.2％Sm，2.0～2.4％Gd，0.8～1.2％Zn，0.6～1.0％Al，余量为Mg。

本发明的含铝的稀土镁合金中稀土元素的含量最高为8.6％，并且表现出优良的室温和高温强度性能，在室温下的抗拉强度最高可达288MPa；随着温度升高抗拉强度逐渐降低，但300℃时抗拉强度仍然高于200MPa。而商用的高强镁合金WE54的稀土含量为9％，室温抗拉强度为280MPa，随温度升高抗拉强度逐渐下降，300℃降为180MPa，为满足抗拉强度的使用需求，最高使用温度不超过300℃。与商用耐热高强镁合金WE54相比，本发明的含铝的稀土镁合金具有更低的稀土含量和更高的强度性能，在航空航天、汽车工业中有着广阔的应用前景。

为了在保证镁合金的高温强度的同时降低成本，优选的，所述含铝的稀土镁合金中Sm和Gd的总质量百分比不大于8.5％。

本发明的含铝的稀土镁合金的制备方法采用的技术方案为：

一种上述的含铝的稀土镁合金的制备方法，包括将含配方量各组分的镁合金熔液进行铸造，即得。

本发明的含铝的稀土镁合金的制备方法，工艺简单，采用现有镁合金的生产设备即可生产，成本低，便于推广和应用。