[发明专利]高强高塑性Mg-Ca-Al-Zn-Mn-Ce变形镁合金及其制备方法

说明书

本发明的高强高塑性Mg‑Ca‑Al‑Zn‑Mn‑Ce变形镁合金及其制备方法，属于变形镁合金材料领域。变形镁合金组分按质量百分比为：钙：0.50～3.20％；铝：0.30～3.50％；锌：0.10～1.00％；锰：0.10～3.00％；铈：0.10～0.50％，余量为镁和不可避免的杂质。制备方法为：先熔化纯镁铸锭，充分熔化后，再加入金属钙、铝、锌、铈、锰等，充分搅拌之后浇铸成铸锭，随后进行铸锭的均匀化处理，经过反向挤压工艺挤压得出相应的挤压型材，通过熔炼、均匀化处理及后续挤压(反向挤压)工艺制备出了高强高塑性Mg‑Ca‑Al‑Zn‑Mn‑Ce变形镁合金，其强度和韧性得到增强，有较好的力学性能。

技术领域

本发明属于镁合金材料领域，特别是涉及一种高强高塑性Mg-Ca-Al-Zn-Mn-Ce变形镁合金及其制备方法。

背景技术

随着近年来环境问题的日益严重及资源紧缺，节能降耗已经成为急需解决的问题。材料的轻型化可很大程度上使得能源损耗水平下降，对提高能源使用率和保护环境有重要的意义。作为目前最轻的金属结构材料，镁的密度仅有1.74g/cm³，只相当于铝的2/3，钢的1/4，具有较高的比强度和比刚度，阻尼减震性能较好，机械加工性能良好以及良好的导热性，尤其可以重复利用，因而被称为21世纪的“绿色工程材料”。但是，由于镁合金本身的强度比钢以及铝合金低，镁合金在工业方面的应用一直受到限制。提高镁合金强度的方法已经被大量研究，向镁基体中添加适当的合金元素，在热处理变形过程中通过强烈的析出强化以及细晶强化等效应，可显著提高镁合金强度。如最近开发的重稀土Gd和Y含量达13wt.％以上的超高强变形Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金，经变形及时效处理后合金的抗拉强度高500MPa。可是，加入高含量的稀土元素增添了合金的成本。并且加入稀土元素增加了合金的密度，限制了合金的应用。因此，需要其他合适的元素取代稀土元素，来开发低成本高强变形镁合金。

近几年来有很多关于变形镁合金和Ca、Al、Zn、Mn、Ce等元素在镁合金中的作用的研究被广泛关注。本专利通过添加合金元素铝、钙、锌、锰、铈等以充分利用细晶强化和第二相强化，以期开发出新型的成本低廉、高力学性能的变形镁合金。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高强高塑性Mg-Ca-Al-Zn-Mn-Ce变形镁合金及其制备方法，制备出不含稀土的强韧兼备的变形镁合金。

一种高强高塑性Mg-Ca-Al-Zn-Mn-Ce变形镁合金，包括组分及质量百分比为：钙：0.50～3.20％；铝：0.30～3.50％；锌：0.10～1.00％；锰：0.10～3.00％；铈：0.10～0.50％，余量为镁和不可避免的杂质。

所述的高强高塑性Mg-Ca-Al-Zn-Mn-Ce变形镁合金，抗拉强度为：362～449MPa，屈服强度为：352～435MPa，延伸率为：4～13％。

一种高强高塑性Mg-Ca-Al-Zn-Mn-Ce变形镁合金的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，备料：

按Mg-Ca-Al-Zn-Mn-Ce变形镁合金组分质量百分比称取所需原料；

步骤2，铸锭熔炼：

(1)在保护气体保护下，将原料分两批次加入：第一批次：加入纯镁加热至740～780℃，充分搅拌并待其全部熔化；第二批次：加入纯铝、纯钙、纯锌、纯铈、锰或镁锰中间合金；充分搅拌3～6min，形成合金熔液；

(2)将合金熔液温度控制在700～750℃静置10～20min，清除表面的浮渣，浇铸至预热到200～350℃的铁模中，制得Mg-Ca-Al-Zn-Mn-Ce变形镁合金铸锭；

步骤3，均匀化处理：