[发明专利]一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金及其制备方法

权利要求书

1.一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金，其特征在于性能要求经塑性加工变形或时效热处理后屈服强度高于200MPa，延伸率高于10％，时效强化能够在0.5～15h达到时效硬度峰值；组织特征是能够通过固溶处理得到Mg基单相固溶体，通过快速时效析出大量纳米尺度的Mg-Ga-Li三元析出相，产生显著时效强化效果；所述镁合金成分为：Ga含量为3.5～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg。

2.如权利要求1所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金，其特征在于所述镁合金中还含有Zn、Ca、Sr、Si、Zr、Mn、稀土元素RE、Ag、Cu、Na元素中的至少一种，各元素含量为：Zn：0.2～3％，Ca：0.1～2.5％，Sr：0.01～0.8％，Si：0.1～0.5％，Zr：0.3～1％，Mn：0.1～2％，稀土元素RE：0.01～3％，Ag：0.1～2.5％，Cu：0.1～2.5％，Na：0.02～0.5％；所述稀土元素RE选自Ce、Nd、Eu、Gd、Dy、Sc、Y、Sm、Er。

3.如权利要求1或2所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述的合金可进行3D打印增材制造和快速时效热处理，其工艺为以下4种的任何一种：

工艺1：铸造→均匀化热处理→塑性变形→退火；

工艺2：铸造→均匀化热处理→3D打印增材制造→快速时效；

工艺3：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→快速时效→塑性变形→退火；

工艺4：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→塑性变形→快速时效→塑性变形。

4.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述的工艺中，铸造的熔炼温度在680～750℃进行，精炼5～20min；均匀化热处理在250～500℃进行，保温1～48h；固溶的温度为300～580℃，保温时间为10min～2h；淬火在0～100℃水或矿物淬火油中进行；快速时效的温度为120～300℃，保温时间为0.5～20h；短时预时效的温度为70～200℃，保温时间为10min～10h；退火的温度为150～400℃，保温时间为1min～20h，然后进行炉冷或空冷。

5.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述工艺中的3D打印增材制造为熔融沉积式(FDM)、电子束自由成形制造EBF、直接金属激光烧结DMLS、电子束熔化成型EBM和选择性激光熔化成型SLM五种中的任意一种；其中经均匀化热处理后的铸锭需按照不同的增材制造技术加工成线材、块材或颗粒状材料。

6.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述的工艺中，所述塑性变形包括挤压、普通轧制、叠轧、拉拔和锻造中的至少一种，包括单道次变形和多道次变形；挤压的温度为150～450℃，单道次挤压比为10～90，多道次总挤压比为40～200；普通轧制的温度为-190～400℃，单道次变形量为1～80％，多道次总变形量为10～99％；叠轧的温度为-100～400℃，单道次变形量为1～80％，总叠轧次数为1～20次，总道次变形量为20～99.9999％；拉拔的温度为100～400℃，单道次加工率为5～40％，多道次总加工率为60～99％；锻造的温度为250～450℃，变形量为10～90％。

7.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于经塑性变形或快速时效后，合金的晶粒尺寸20μm，Mg-Ga-Li三元相的尺寸200nm。

8.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于经塑性变形或快速时效后，室温拉伸屈服强度为200～500MPa，抗拉强度为250～550MPa，断后伸长率为10～40％，细胞毒性为0～2级，生物相容性良好。