[发明专利]一种低热裂敏感性的高强韧Mg-Zn-Y-Nd-Ti-Zr铸造镁合金

说明书

本发明提供一种低热裂敏感性的高强韧Mg‑Zn‑Y‑Nd‑Ti‑Zr铸造镁合金，属于铸造镁合金技术领域，所述镁合金由如下重量百分含量的各组分组成：4‑5wt.％Zn，1.0‑1.2wt.％Y，1.8‑2.2wt.％Nd，0.3‑0.6wt.％Ti，0.5‑0.8wt.％Zr，其余为Mg和杂质元素，在本发明在Mg‑4.5Zn‑1Y合金中加入固溶度极限比稀土元素Y小很多的稀土元素Nd，并控制其含量，则可更有效的提高合金的强度，加入0.3‑0.6wt.％Ti和0.5‑0.8wt.％Zr，在进一步细化镁合金晶粒，在提高合金强韧性的同时，也降低了其热裂敏感性。

技术领域

本发明属于铸造镁合金技术领域，具体地说是涉及一种低热裂敏感性的高强韧Mg-Zn-Y-Nd-Ti-Zr铸造镁合金。

背景技术

镁合金由于其密度低、比强度高、阻尼性能高，被认为是汽车、航天航空和武器装备等领域的轻量化重要发展方向。目前，由于商用镁合金具有较好的流动性，非常适合铸造成型，因此在现有镁合金工程结构件中，铸造合金几乎占90％以上。另一方面，相比于变形镁合金，铸造镁合金受铸态缺陷的影响强韧性较低，特别是用于复杂结构件成型时非常易于发生热裂。以往研究发现，合金化方法是改善镁合金强韧性和热裂敏感性的重要途径，可是很多情况下合金化调控性能时往往会会得此失彼，即有时采用合金化提高强度时，往往会导致塑性降低，以及表现出高的热裂敏感性。为此，寻找到一种同时改善镁合金强韧性和热裂敏感性的方法将至为重要。

目前，有关Mg-Gd-Y-Nd镁合金的公开专利并不多。专利(公开号：CN107964602A)公开了一种改善高强度Mg-Gd-Y-Nd-Zr变形镁合金塑性成型能力的有效方法。该发明为在高强度Mg-(5～10)Gd-(3～8)Y-(0.5～2)Nd-(0.3～1.0)Zr的基础上，通过添加重量百分含量为5～20wt.％Li，使合金中形成具有较强塑性变形能力的β-Li相，并控制形成β-Li相的体积分数(20～90％)，制备出具有高强度和较好塑性的含Li的Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金，在铸态条件下的抗拉强度为σ_b＝120～250MPa，屈服强度为σ_0.2＝80～150MPa，延伸率为δ＝10～30％，密度为1.50～1.89g/cm3，且板材在室温下经40％轧制量的变形后不会出现边裂现象。专利(公开号：CN111118364A)公开了一种可快速时效强化的Mg-Gd-Y-Nd-Zr-Li合金及其制备方法，其合金成分的重量百分数为：3.7-4.3wt.％Y，2.0-2.5wt.％Nd，0.4-1.9wt.％Gd，0.4-0.6wt.％Zr，0.5-1.5wt.％Li，余量镁及杂质。具体方法为：①按比例取镁、Mg-Y、Mg-Nd、Mg-Gd、Mg-Zr和Li，将除Li外的原料烘干；②镁熔化成液；③除Li外的原料加入镁液加热；④熔化后降温，加Li搅拌得熔体；⑤熔体加热，浇铸镁合金；⑥镁合金固溶、水淬；⑦固溶后时效处理，得Mg-Y-Nd-Gd-Zr-Li合金。通过添加Li，促进时效过程中强化相的析出，缩短时效处理时间，实现快速时效强化。专利(公开号：CN104328319A)公开了一种生物医用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金及其制备方法与应用，合金由以下重量百分比的组分组成：2～7wt.％Gd、0～2wt.％Nd、0.1～1wt.％Zn、0.1～0.5wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质元素。所述合金的制备方法包括配料，在保护气氛条件下依次熔炼Mg、Zn、Mg-Gd中间合金、Mg-Nd中间合金和Mg-Zr中间合金，熔炼完成加入精炼溶剂精炼，最后浇铸成型得到生物医用可降解Mg-Gd-Nd-Zn-Zr合金。所得合金具有良好的生物相容性和力学强度，可用于血管支架医学材料的制备。