[发明专利]一种具有长周期相的高强度镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有长周期相的高强度镁合金及其制备方法。所述镁合金按原子百分比计，包括如下成分：Y：1.70%~2.00%，Gd：0~2.00%，Cu：0~2.00%，Zn：0~1.05%，Ni：0~2.00%，其余为Mg和不可避免的杂质；其中，所述(Y+Gd)与(Cu+Zn+Ni)的原子百分比为(1~2):1。所述制备方法包括如下步骤：S1、将原材料按照配比冶炼铸造得到镁合金铸锭；其中，所述原材料为工业纯镁锭、纯锌粒、Mg‑Cu中间合金、Mg‑Gd中间合金、Mg‑Y中间合金和Mg‑Ni中间合金；S2、将镁合金铸锭和挤压模具在350~400℃预热2h~3h，挤压温度为430~450℃，挤压比为(12~25):1，挤压速率为15mm/s~20mm/s，空冷获得直径为16~25mm的镁合金棒材。本发明提供的镁合金具有优良力学性能并且成本低。

技术领域

本发明涉及镁合金领域，具体涉及一种具有长周期相的高强度镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金由于密度低、比强度和比刚度高、导电导热性好，可回收利用，具有优良的阻尼减震和电磁屏蔽等诸多优点，被广泛应用于航空航天、汽车、家用电器等领域，具有巨大的研究价值和应用前景。然而，镁合金力学性能室温塑性差、绝对强度低，制约了镁合金的应用。潜力与应用之间的巨大差距促使高强镁合金进一步发展。

近年来，以长周期堆垛结构（LPSO相）作为增强相的Mg-RE-TM（RE：稀土元素Gd、Y；TM：过渡金属元素Cu、Zn、Ni）系镁合金因优异的力学性能受到越来越多的关注，其中LPSO相种类、形貌、体积分数和分布等因素显著影响合金力学性能。通过合金化，改变合金元素调控LPSO相，可进一步提高镁合金的强度，拓展镁合金的应用价值。

工业镁合金有铸造镁合金和变形镁合金。变形镁合金晶粒尺寸较小，性能明显优于铸造镁合金，这是由于在挤压、轧制、锻造等工艺后组织得到细化，消除了铸件中的缺陷，从而使得变形产品综合力学性能明显提升。变形合金的组织和结构可以通过热处理和塑性变形来调控。因此，研究高性能变形镁合金更能满足商业镁合金市场需求。

因此，如何通过设计获得具有长周期相的高强度镁合金，在显著提高镁合金综合力学性能的同时降低镁合金成本，对我国镁合金大规模的生产工业化应用具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有镁合金综合力学性能不强且成本较高的问题，提供一种具有长周期相的高强度镁合金及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有长周期相的高强度镁合金，按原子百分比计，包括如下成分：Y：1.70%~2.00%，Gd：0~2.00%，Cu：0~1.00%，Zn：0~1.05%，Ni：0~2.00%，其余为Mg和不可避免的杂质；其中，所述(Y+Gd)与(Cu+Zn+Ni)的原子百分比为(1~2):1。

作为优选，所述(Y+Gd)与(Cu+Zn+Ni)的原子百分比为1:1。

本发明还提供一种具有长周期相的高强度镁合金的制备方法，包括如下步骤：

S1、将原材料按照如权利要求1或2所述的配比冶炼铸造得到镁合金铸锭；其中，所述原材料为工业纯镁锭、纯锌粒、Mg-Cu中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金和Mg-Ni中间合金；

S2、将镁合金铸锭和挤压模具在350~400℃预热2h~3h，挤压温度为430~450℃，挤压比为(12~25):1，挤压速率为15mm/s~20mm/s，空冷获得直径为16~25mm的镁合金棒材。

进一步，在步骤S1中，所述冶炼铸造为：

S11、熔炼采用CO₂+SF₆（100:1）混合气体保护，在井式电阻炉中将工业纯镁锭放入不锈钢坩埚，设置电阻炉温度720~740℃加热；当纯镁完全熔化后，电阻炉重新升温并且保持温度不变时，将电阻炉断电；