[发明专利]一种低成本高强度变形镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低成本高强度变形镁合金及其制备方法，属于金属材料的技术领域，其属于金属材料技术领域。该镁合金由Mg、Sm、Ca元素组成，各组分质量百分含量为：Sm:4.8‑5.6wt.%；Ca:0.8‑1.0wt.%；其余为Mg和不可避免杂质元素。本发明解决了现有镁合金使用稀土元素成本过高等问题，Mg‑Sm‑Ca合金固溶后进行高压扭转、热处理，得到的变形Mg‑Sm‑Ca合金具有质量轻、硬度高、成本低、耐热性好等优点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种低成本高强度变形镁合金及其制备方法，属于金属材料的技术领域。

背景技术

镁合金作为21世纪新型结构材料，具有密度低、弹性模量低、比强度和比刚度高以及电磁屏蔽性能良好等优点，在交通，通讯，电器和航空航天领域具有广阔的应用前景。然而，镁合金由于其相对较低的强度和较差的热稳定性而具有有限的应用。

Mg稀土合金具有优良的力学性能，近年来对Mg稀土合金研究日益广泛。稀土元素在镁中的固溶度高，可以形成纳米级沉淀且具有明显的时效强化特性。然而，稀土元素价格昂贵。Sm具有独特的正交晶结构，其强化作用稍大于Gd，并且比Nd，Y和Gd便宜得多。在530℃时Sm在Mg中的最大固溶度为5.7wt.％，远高于Nd(3.6wt.％)在Mg中的固溶度。价格低廉的Ca作为晶粒细化剂被引入，研究表明其添加量在1.0wt.％时通过形成稳定的Mg2Ca相可以显著细化镁晶粒。因此，研究发明一种低成本高强度镁合金具有一定的发展潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本高强度变形镁合金及其制备方法，该变形镁合金具有质量轻、硬度高、耐热性好等优点，不含贵金属，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低成本高强度变形镁合金，该合金为Mg-Sm-Ca合金变形镁合金，原料组分及质量百分含量如下：

Sm：3.2～6.8wt.％；Ca:0.8～1.2wt.％；余量为Mg和不可避免杂质元素。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述镁合金组成以及各组成质量百分含量如下：

Sm：4.8～5.2wt.％；Ca:0.9～1.1wt.％；余量为Mg和不可避免杂质元素。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述杂质元素总含量小于0.03wt.％。

一种低成本高强度变形镁合金的制备方法，包括以下步骤：

一、镁合金铸锭制备：将镁锭、钐块和钙粒的原料配料熔炼，并铸造成镁合金铸锭；

二、高压扭转材料制备：将上述镁合金铸锭在510～530℃固溶处理8～12 小时,水淬，并加工成高压扭转材料；

三、高压扭转样品制备：室温下进行高压扭转处理，扭转压力为3～5GPa，扭转圈数为1～5r,扭转速度为1r/min，经塑性变形制备成高压扭转样品；

四、时效处理：将上述高压扭转样品在125～200℃热处理0.5～30小时，空冷至室温，得到低成本高强度变形镁合金。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤一中，原料为纯金属。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤二和步骤四的处理过程中将镁合金与空气隔绝。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤二与步骤四通过在坩埚中用氧化镁粉末覆盖并压实镁合金来隔绝空气。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：