[发明专利]一种耐热镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐热镁合金及其制备方法。该耐热镁合金为含Sn₃Y₅相的Mg‑Sn‑Y合金。各组分及其质量百分比为锡Sn 0.3‑0.7wt.％，稀土钇Y 2‑5wt.％，余量的镁Mg。制备方法包括：配料、熔炼、浇筑以及均匀化、热挤压。该耐热镁合金是含纳米级析出相和高热稳定性增强相(Sn₃Y₅)的变形镁合金。该合金在200℃及250℃下，表现出抗压强度反常温度效应，抗压强度分别为408MPa和448MPa，远高于室温抗压强度353MPa，同时保持优越的塑性。并且相比与其他耐热镁合金，合金元素含量低，具有低成本的优点。

技术领域

本发明主要涉及一种耐热镁合金及其制备方法，属于镁合金材料技术领域。

背景技术

镁及镁合金由于具有重量轻、比强度高、阻尼性能好、环保等优点，在航空航天和汽车工业等具有较大的应用潜力。虽然对于工业级Mg-Al基合金，如AZ和AM系列，由于其高强度、耐腐蚀和压铸性，在汽车工业中得到了广泛的应用。然而Mg₁₇Al₁₂相的热稳定性较低，导致合金的高温性能较差，极大地限制了镁合金的实际应用。因此，开发新型耐热镁合金具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种耐热镁合金及其制备方法，该合金在高温下具有较高的强度。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种耐热镁合金，为含Sn₃Y₅相的Mg-Sn-Y合金。

上述耐热镁合金的各组分及其质量百分比为锡Sn 0.3-0.7wt.％，稀土钇Y2-5wt.％，余量为镁Mg。

在进一步优化的方案中，锡Sn 0.5wt.％，稀土钇Y 3.5wt.％。在此配比下形成的Sn₃Y₅相和纳米析出相配比更合适，Sn₃Y₅相的高稳定性和纳米析出相的弥散强化作用，以及Y元素固溶强化作用，使得镁合金在更高温度下保持较强稳定性。

上述耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料:按质量百分比进行配料，原料为纯度99.99wt.％的Mg，纯度99.9wt.％的Sn，以及Mg-30wt.％Y中间合金；

(2)熔炼：将原材料钢刷打磨，去除表层氧化皮，在150℃-200℃的预热炉进行烘干，在SF₆和CO₂的保护氛围下将纯镁锭熔化，随后熔融态镁在720-730℃保温10-15min后依次加入纯Sn和Mg-30Y中间合金，待合金完全熔化后进行搅拌捞渣；

(3)浇注：静置，待金属液温度保持在710-720℃进行浇注，得到样品；

(4)热处理：将样品在500℃-510℃进行8-10h的均匀化热处理；

(5)热挤压：在400℃-410℃进行热挤压，得到所述耐热镁合金。

在步骤(5)中，挤压速度为1.2mm/min，挤压比为9。不同挤压条件下制得的镁合金抗压强度略有区别，根据实验对比，此条件下得到的镁合金性能更强。

在步骤(2)中，SF₆和CO₂的体积比为1:9。

本发明优点及有益效果：

本发明所制备的含纳米级析出相和高温稳定相Sn₃Y₅的低含量Mg-Sn-Y耐热镁合金具有较好的高温强度，并且表现出反常高温力学强度，在200℃和250℃下的抗压强度分别比室温下高53MPa、93MPa。在低成本的基础上进一步扩大了镁合金的应用范围。