[发明专利]一种改性的镁锂合金铸锭及其制备方法和应用

说明书

本发明属于镁锂合金技术领域，公开了一种改性的镁锂合金铸锭及其制备方法和应用，该方法是将锂锭、锌锭和镁锭放入真空熔炼坩埚中，使炉内压强低于1×10^‑2Pa；向炉内通入氩气，待气压达0.05～0.07MPa时，停止充氩气；先用1.8～2.2kW加热至730～780℃保持10～15min，再增加功率至3.8～4.2kW，待合金全部熔化，再调制功率5.8～6.2kW保持5～8min；功率调至零并浇铸成型，制得改性的镁锂合金铸锭。本发明的改性的镁锂合金，其抗拉强度和延伸率分别比提升了2.5倍和1.6倍。本发明工艺简单、可靠、成本低廉，易于推广，具有实用价值。

技术领域

本发明属于镁锂合金制备与强韧化技术领域，更具体地，涉及一种改性的镁锂合金铸锭及其制备方法和应用。

背景技术

镁锂合金是现有最轻的金属结构材料，有较好的切削加工性能，同时有较高的比强度、比刚度、优良的阻尼和减吸震性能，使其在航天、汽车、医疗、3C和运动设备等领域有广阔的应用前景。传统镁及镁合金为密排六方晶格结构，但在镁中加入锂后会形成镁锂合金，其晶体结构将会逐步发生转变：当锂的质量分数低于5.7％时，合金是由单相密排六方结构的α-Mg组成；当锂的质量分数介于5.7％和10.3％之间时，合金则由密排六方结构的α-Mg和体心立方结构的β-Li双相组成；当锂的质量分数高于10.3％时，合金则完全由体心立方结构的β-Li组成。虽然镁锂合金有众多优点，但镁锂合金的力学强度较低，尤其是体心立方结构的镁锂合金，其抗拉强度通常低于200MPa，这严重限制其广泛应用。因此，成功开发出能够有效改善镁锂合金的力学性能且制备工艺简单、成本低廉的先进技术显得极其重要。

在改善合金材料力学性能的众多方法中，低值元素合金化处理是最便于操作且可节约成本的，其中锌元素是镁合金强化常用的合金元素之一。本发明是基于Zn元素可改善镁锂合金强韧性的这一特点，对Mg-11wt.％Li基合金添加不同质量分数的Zn元素，并进行力学性能对比，旨在为高强韧化镁锂合金的工业生产提供有益参考与技术支撑。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种改性的镁锂合金铸锭的制备方法。该方法利用锌元素同时提高β-Li镁锂合金的力学强度和塑性，将合金原料置于真空熔炼炉中进行熔炼，其过程是先抽真空后充入氩气保护，然后调节功率使原料完全融化并进行静置，之后在炉内进行浇铸并随炉冷却，最后获得改性的镁锂合金铸锭。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的改性的镁锂合金铸锭。

本发明的再一目的在于提供上述改性的镁锂合金铸锭的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种改性的镁锂合金铸锭的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.锂锭、锌锭和镁锭放入真空熔炼炉的熔炼坩埚中，打开循环水，盖严真空感应熔炼炉炉盖，开启抽真空系统，使炉内压强低于1×10^-2Pa；

S2.向炉内通入氩气，将氩气充入真空室内，待炉体中气压达到0.05～0.07MPa时，停止充氩气；

S3.调节功率：先用1.8～2.2kW小功率让坩埚中的合金加热至730～780℃10～15min，再增加功率至3.8～4.2kW，待坩埚内合金全部熔化后，再将功率调制5.8～6.2kW并保持5～8min；然后功率调至零，关闭熔炼炉电源，通过外部摇臂将合金熔体倒入铜质模具内，进行浇铸成型，待铸锭随炉冷却后取出，制得镁锂合金铸锭。

优选地，步骤S1中所述的锂锭、锌锭和镁锭质量比为(10.3～20):(0.1～20):(89.6～60)。

优选地，步骤S1中所述的锂锭、锌锭和镁锭的纯度均为99.85～99.95％。

一种改性的镁锂合金铸锭是由上述方法制得。