[发明专利]高强铸造镁合金及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及镁合金技术领域，尤其是涉及一种高强铸造镁合金及其制备方法和应用。高强铸造镁合金，主要由按质量百分比计的如下组分组成：Gd 2.1％～2.5％、Zr 0.5％～1.0％、Zn 0.3％～0.6％、Nd 2.7％～3.1％、余量Mg和不可避免的杂质。本发明通过对合金成分进行优化调整，使得到的镁合金具有高强、耐热、耐蚀性能，并且成型性能良好，相较于现有的铸造镁合金，其铸造疏松缺陷以及偏析倾向大大降低，能够满足先进航空航天用发动机传动系统某机匣的选材要求。

技术领域

本发明涉及镁合金技术领域，尤其是涉及一种高强铸造镁合金及其制备方法和应用。

背景技术

镁合金具有低密度、高比强度等优点，被广泛应用于航空航天领域。随着发动机研发机构对发动机性能的高要求，对材料的力学性能提出了更高的要求，尤其是铸造镁合金抗拉强度要求≥290MPa。然而目前的铸造镁合金很难稳定达到290MPa的水平。

另外，对于镁合金其铸造性能至关重要。但目前的部分镁合金虽然在铸造过程中氧化夹杂较低使铸造工艺性大幅提升，但存在铸造疏松、偏析倾向较高等问题，很难用于复杂结构、有压力要求的多油路管路铸件制造。

由于目前镁合金材料上述性能的不足，使其在航空航天设备中的应用受到限制，亦限制了航空航天技术的进一步发展。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供高强铸造镁合金，以解决现有技术中存在的铸造镁合金强度不足、铸造性能不佳等技术问题。

本发明的第二目的在于提供高强铸造镁合金的制备方法。

本发明的第三目的在于提供高强铸造镁合金在航空航天设备如发动机中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

高强铸造镁合金，主要由按质量百分比计的如下组分组成：

Gd 2.1％～2.5％、Zr 0.5％～1.0％、Zn 0.3％～0.6％、Nd 2.7％～3.1％、余量Mg和不可避免的杂质。

现有镁合金用于航天航空领域重点关注减重，但目前常用的铸造镁合金如ZM2\ZM5\ZM6合金的力学性能较低，HB7780中要求的抗拉强度不超过230MPa。此外目前常用的铸造镁合金耐蚀性能较差，这进一步限制了镁合金铸件的使用环境。EV31A合金是一种高强耐蚀镁合金，标准AMS4429A-2012中所要求的抗拉强度不超过248MPa，屈服强度不超过145MPa。

Nd、Gd作为强化元素均有提高合金强度的作用，但Nd的含量超过3.0％后强化效果不再有明显提升，反而会因为稀土含量过高而影响合金的铸造性能；Gd同样有明显的强化作用，但Gd超过2.5％后浇铸得到的铸件氧化夹渣倾向严重，有目视可见的氧化夹渣缺陷，在实际使用时中存在很大隐患，故不易超过2.5％。

本发明通过对合金成分进行优化调整，使得到的铸造镁合金具有高强、耐热、耐蚀性能，并且成型性能良好，相较于现有的铸造镁合金，其铸造疏松缺陷以及偏析倾向大大降低，采用本发明的铸造镁合金浇铸得到的铸件经检验，相比较于EV31A合金的疏松倾向更小。相较于目前常用的铸造镁合金，本发明的铸造镁合金具有较好的耐蚀性能，使用相同标准(GB/T10125-2012)盐雾实验测得，本发明的镁合金的平均腐蚀速率可达0.029w，而ZM2合金的平均腐蚀速率为0.49w。

在本发明的具体实施方式中，所述高强铸造镁合金，主要由按质量百分比计的如下组分组成：

Gd 2.1％～2.4％、Zr 0.55％～1.0％、Zn 0.3％～0.6％、Nd 2.8％～3.1％、余量Mg和不可避免的杂质。

在本发明的具体实施方式中，所述高强铸造镁合金，主要由按质量百分比计的如下组分组成：