[发明专利]一种抗热裂高强高塑性稀土镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗热裂高强高塑性稀土镁合金及其制备方法。本发明的具体组分为：Y 0.1‑6.0wt％，Sm 0.1‑6.0wt％，Zn 0.01‑2.0wt％，Sn 0.01‑2.0wt％，Ca 0.01‑2.0wt％，Sr 0.01‑1.0wt％，Zr 0.1‑1.0wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量，杂质含量≤0.1wt％，制备方法包括合金熔铸和热处理。本发明利用廉价Sm、Y轻重稀土元素及Zn、Sn、Ca、Sr等非稀土元素进行多元微量合金化，通过产生热稳定性能良好的长程有序相、析出相及弥散相及降低凝固区间提高合金力学性能，减少合金铸造热裂性，而且还可以降低稀土合金元素的使用量。本发明不仅改善了现有WE、GW系列铸造镁合金结构材料塑形较低、抗热裂性较差的技术问题，还解决了其价格昂贵的实际应用问题。

技术领域

本发明涉及稀土镁合金技术领域，特别是涉及一种多元抗热裂高强高塑性稀土镁合金及其制备方法。

背景技术

作为工程应用中最轻的金属结构材料，镁合金具有重量轻、比强度和比刚度高、铸造性能、切削加工性能好、可回收性强于塑胶等优异性能，在航空航天、汽车、电子通信等领域得到广泛应用。在实际应用中，由于镁合金塑性加工困难，镁合金产品以铸造为主。目前，主要的高强铸造镁合金为WE43,WE54等WE系合金，其中力学性能较好的WE54合金室温抗拉强度，屈服强度及伸长率分别为280MPa、172MPa、2％，其值大大低于铝合金，尤其是过低的塑性及抗热裂性限制其在工业中的应用。针对此情况，国内外学者经过深入研究成功开发出了一系列高强铸造Mg-RE系镁合金，如GW(Mg-Gd-Y)、GN(Mg-Gd-Nd)系等。但是，上述Mg-RE系高强铸造镁合金的稀土元素含量较高(RE＞10％)，导致其应用成本高，铸造性能及塑性差，尤其是抗热裂性能过低，不能用于大尺寸、薄壁件的生产。随着应用领域不断拓宽及对镁合金综合性能要求的不断提高，对材料的经济性、力学性能、抗热裂性能等提出了更高的要求，开发低成本抗热裂高强高塑性稀土铸造镁合金材料已经迫在眉睫。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种抗热裂高强高塑性铸造稀土镁合金，以提升现有铸造稀土镁合金的强度、塑性及抗热裂性，并降低合金成本。

本发明提供的抗热裂高强高塑性铸造稀土镁合金，包括如下组分：Y 0.1-6.0wt％，Sm 0.1-6.0wt％，Zn 0.01-2.0wt％，Sn 0.01-2.0wt％，Ca 0.01-2.0wt％，Sr0.01-1.0wt％，Zr 0.1-1.0wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量。

进一步的，所述抗热裂高强高塑性铸造稀土镁合金包括如下组分：Y 2.0-5.0wt％，Sm 1.0-4.0wt％，Zn 0.1-1.5wt％，Sn 0.1-1.0wt％，Ca 0.1-1.0wt％，Sr 0.1-0.8wt％，Zr 0.1-0.6wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量。

进一步的，所述不可避免的杂质的单种杂质元素的含量为0-0.1wt％，其杂质的总含量为0-0.1wt％。

本发明的目的之二在于提供上述抗热裂高强高塑性铸造稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：

(a)配料：按设计合金组分别取镁锭、锌锭、锡锭、Mg-Y中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Ca中间合金、Mg-Sr中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，预热烘干备用。

(b)熔炼：将镁锭熔化后，加入锌锭、锡锭、Mg-Y中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Ca中间合金、Mg-Sr中间合金、Mg-Zr中间合金，并进行精炼。随后降温浇铸，得到合金铸锭。

(c)热处理：铸锭置于电阻加热炉中进行固溶处理和时效处理，随后取出在空气中自然冷却，得到抗热裂高强高塑性稀土镁合金。