[发明专利]低成本高性能镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镁合金的制备方法，包括：取镁锭、铝锭、锌锭、锡锭、锑锭、铋锭、Mg‑Ce中间合金、Mg‑Sm中间合金、Mg‑Y中间合金及Al‑Mn中间合金；将镁锭、铝锭放入300~350℃的熔炉内，形成熔体后，升温至700~720℃，再将锌锭、锡锭、锑锭、铋锭、Mg‑Ce中间合金、Mg‑Sm中间合金、Mg‑Y中间合金、Al‑Mn中间合金加入熔体中；将混合后的熔体升温至730~750℃，精炼，再保温静置10~40min；将精炼后的熔体冷却至710~720℃，扒去表面浮渣，采用金属模铸造，制得镁合金铸锭；将镁合金铸锭进行固溶处理和温水淬火；对固溶后的合金铸锭进行时效处理，得到镁合金。

技术领域

本发明涉及一种镁合金，特别涉及一种低成本高性能镁合金及其制备方法。

背景技术

近年来，随着轻合金产品消费逐步兴起及环境问题的越来越突出，人们对产品轻量化的要求日益迫切。作为工程应用中密度最低的金属结构材料，镁合金在汽车、航空航天、电子3C等领域中的应用前景十分广泛。我国作为镁资源大国，可利用的镁矿资源储量约占世界总储量的70％，近十年来原镁的产量已位列世界第一。由于我国对镁合金的研究和应用还很不充分，尤其是应用范围最广的低成本高性能铸造镁合金，相关研究及加工技术整体水平还比较薄弱。目前，最常见的低成本商用铸造镁合金都为Mg-Al系合金，该系合金偏低的力学性能限制了其在更多行业上的应用。因此，开发低成本高性能铸造镁合金已迫在眉睫。

时效析出强化是商用铸造Mg-Al系合金最重要的强化方法。该系合金的时效析出过程复杂，存在着不连续析出及连续析出行为。连续析出相多呈细小的片状弥散分布于基体中，使材料具有良好的机械性能；而非连续析出相多呈粗大的层片状，弥散度较低，对材料的强化作用较小。合金的时效强化效果与连续和非连续析出相的比例有关。然而,在铸造Mg-Al系合金中，不连续析出相的形核析出密度较低，尺寸粗大，所占析出相比例较大；连续析出相的体积分数较低，所占析出相比例较少，由此，析出相不能有效阻碍基面滑移，导致时效析出强化效果较弱，力学性能偏低。国内外研究发现加入稀土元素可以调控Mg-Al系合金的析出行为，减少粗大的不连续析出相的形成，从而提高合金力学性能。但由于稀土元素(RE)与Al之间形成热稳定性好的Al-RE金属间化合物，消耗了大量的Al元素，降低了时效析出相的数量，弱化了析出强化效果。因此，如何更好的调控Mg-Al系合金的析出行为，在保持较高体积分数的析出相的同时增加连续析出相的比例是提高合金力学性能的关键难点。

发明内容

本发明的目的在于针对目前商用Mg-Al系铸造镁合金强度低，塑性差等性能缺点，提供了一种低成本高性能镁合金及其制备方法。

本发明提供的一种低成本高性能镁合金，该镁合金的化学成分按质量百分比为：3.0～10.0％Al，0.1～1.5％Zn，0.1～0.8％Mn，0.1～2.0％Y，0.1～2.0％Sm，0.1～2.0％Ce，0.1～2.0％Sn，0.1～2.0％Bi，0.1～1.0％Sb，其余为Mg和不可避免的杂质元素，杂质含量≤0.1wt％。

上述的低成本高性能镁合金，该镁合金的化学成分按质量百分比为：5.0～9.0％Al，0.1～1.0％Zn，0.1～0.5％Mn，0.1～0.8％Y，0.1～0.8％Sm，0.1～0.8％Ce，0.1～1.0％Sn，0.1～1.0％Bi，0.1～0.6％Sb，其余为Mg和不可避免的杂质元素，杂质含量≤0.1wt％。

本发明还提供一种制备上述低成本高性能镁合金的方法，该方法包括以下步骤：

S1：按设计的合金成分取镁锭、铝锭、锌锭、锡锭、锑锭、铋锭、Mg-Ce中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Y中间合金及Al-Mn中间合金配料称重，预热烘干备用；

S2：将镁锭、铝锭放入预热至300～350℃的熔炉内加热熔化，待合金完全熔化后形成熔体，将熔体升温至700～720℃，再将锌锭、锡锭、锑锭、铋锭、Mg-Ce中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Y中间合金、Al-Mn中间合金直接加入熔体中，使其熔化，并搅拌均匀；