[发明专利]一种轻稀土镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种轻稀土镁合金，成分为：1.0～3.9wt％Sm；0～1.6wt％La和/或Ce；0.4～1.6wt％Zn；0.3～1.2wt％Zr；余量为Mg。本发明利用电负性较小的轻稀土元素La/Ce对Mg‑Sm‑Zn‑Zr合金进行改性，La/Ce与Mg的电负性差值较大，更容易形成稳定的Mg₁₂RE(La/Ce)金属间化合物，通过第二相强化进一步提高合金强度。本发明还提供一种轻稀土镁合金的制备方法。

技术领域

本发明涉及镁合金技术领域，尤其涉及一种轻稀土镁合金及其制备方法。

背景技术

能源和环境已成为当今社会可持续发展的两大主题，由于科技的不断进步，各种能源的用量逐渐增多，甚至一些储量有限的资源日渐枯竭。节能减排逐渐受到重视，比如，汽车轻量化得到广泛关注。镁合金是结构材料中最轻的金属材料，被誉为“21世纪绿色工程材料”，它具有较低的密度，良好的导热性，较高的比刚度和比强度，优良的电磁屏蔽效果和阻尼减震效果，在航空航天、轨道交通、生物医药、国防军工和电子通讯等领域具有重要的应用意义。然而传统镁合金的强度不高，严重限制了镁合金的应用，因此，开发高强镁合金具有重要意义。

近年来，稀土镁合金作为一种高强镁合金，引起了广泛关注。虽然现有技术中的稀土镁合金达到了较高的强度，但稀土含量较高，不但大大增加了合金成本，而且增大了合金密度，难以从根本上解决镁合金的工业应用问题。因此，开发新型低成本高性能变形稀土镁合金在国防军工、航空航天、汽车和轨道交通等高技术产业中具有十分重要的应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轻稀土镁合金及其制备方法，本发明提供的轻稀土镁合金成本低而且性能好。

本发明提供了一种轻稀土镁合金，成分为：

1.0～3.9wt％的Sm；

0～1.6wt％的La和/或Ce；

0.4～1.6wt％的Zn；

0.3～1.2wt％的Zr；

余量为Mg。

在本发明中，所述Sm的质量含量优选为1.5～3.5％，更优选为1～2％，最优选为1.5％；所述La和/或Ce的质量含量优选为0.1～1％，更优选为0.2～0.8％，最优选为0.3～0.6％；所述Zn的质量含量优选为0.8～1.4％，更优选为1～1.2％；所述Zr的质量含量优选为0.5～1％，更优选为0.6～0.8％。

本发明提供了一种高强轻稀土镁合金，该合金组分为Mg-Sm-La/Ce-Zn-Zr。与现有技术相比，本发明中的高强轻稀土镁合金只含有价格相对较低的La、Ce、Sm轻稀土元素及少量的Zn和Zr元素。Sm元素作为典型的轻稀土元素，在镁中的最大固溶度5.8wt.％，且Sm在镁中的固溶度随温度的降低而下降，当温度为300℃和200℃时，Sm在镁中的固溶度分别为0.8wt％和0.4wt％，因此Sm元素添加到镁合金中表现出较好的强化效果。此外，相对于镁合金中其他合金化元素Gd、Y和Nd等，Sm元素的价格较低，能够显著降低合金的应用成本。

La、Ce元素作为典型的轻稀土元素，价格便宜，其在Mg中的最大固溶度分别为0.79wt％和1.6wt％，Mg的电负性为1.31，La的电负性为1.10，Ce的电负性为1.12，Sm的电负性为1.17，Mg与La、Ce和Sm的电负性差值分别为0.21、0.19和0.14，Mg更倾向于与电负性差值较大的元素形成稳定的金属间化合物，即，La和/或Ce添加到Mg-Sm-Zn-Zr合金中，会导致大量Mg₁₂RE(La/Ce)相的形成，能够明显细化合金组织，同时，Zr元素也能够有效细化晶粒，另外，Zn元素能够促进析出相的形成，增强析出强化效果，进而提高合金强度。

本发明提供了一种上述技术方案所述的轻稀土镁合金的制备方法，包括：