[发明专利]一种Ho强化镁锂合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Ho强化镁锂合金及其制备方法，其化学成分按照质量百分比为：Li5‑11％、Ho:0.5‑6.0％、Al:0‑6.0％，其余为Mg和不可避免的杂质。其制备方法包括如下步骤：a.熔炼，b.固溶处理，c.变形，d.退火处理。本专利调控Li元素含量，设计双相组织，加入Al和Ho元素，即可生成沉淀相强化，同时Ho元素又可以调控层错能，随后通过热处理调控基体相α和β的体积分数，和进行冷变形通过相变，进一步调控两相的形态，尺寸，体积分数和热力学稳定性，使合金在变形过程中，通过可以通过相变(α和β之间的相变)和沉淀相的协同作用获得高的力学性能。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种Ho强化镁锂合金及其制备方法，尤其是涉及一种添加了Ho元素的镁锂合金的成分设计及其熔炼，均匀化和变形等制备工艺方法。

背景技术

镁合金作为目前最轻的工程金属材料，具有比强度、比刚度高,阻尼减振性好，电磁屏蔽和导热性能强，易切削加工和易于回收等一系列优点，在航空航天、汽车和计算机、通信、消费类电子等现代工业中有着广泛的应用背景。但是，由于镁合金密排六方的结构特点，导致其滑移系少，强度低、塑性差，这些原因严重限制了镁合金在生产生活中的广泛应用。因此，提高镁合金的塑性和强度是发展镁合金材料的重要课题。

为了提高镁合金的力学性能，通常加入合金元素锂、铝和稀土等元素，锂元素的加入可以降低c/a的轴比，增加镁合金的非基面滑移能力，增加合金塑形同时又可以降低镁合金的密度，随着Li含量的变化，镁锂合金的基体相组成也会发生变化。在Li含量低于5wt.％时Mg-Li合金仍为与常规Mg合金一致的HCP晶体结构，此时Li固溶于Mg中形成α相固溶体。当Li含量高于11wt.％时为与Li一致的BCC晶体结构，此时为Mg固溶于Li中形成β相固溶体。而当Li的含量介于5wt.％到11wt.％时，α相固溶体与β相固溶体共存，由于β相为软相，Li的加入可以明显地提高Mg合金的塑性，但是同时降低了合金的强度。在目前主要合金设计手段是通过加入合金元素形成稳定性好的第二相同时达到细化晶粒的目的比如专利(CN201410438446.2,一种镁-锂-铝-钕合金)。但是这些设计手段提升强度的同时会伴随着塑形的损失。因此想要获得强度塑形同时提升的合金，需要在Mg-Li合金的基础上，通过控制Li的含量，设计双相组织，Al元素的加入可以通过沉淀强化增加合金强度。Ho元素既能与Li和Al反应生成热稳定的金属间化合物提升强度。更重要的是Ho可以通过调控层错能，使合金在变形过程中，通过相变达到增加强度和塑形的目的，获得优异的合金性能。通常情况下，合金强度的增加往往会伴随塑性的下降，因此很难同时获得高强度和高塑性的镁合金。大多数文章和专利往往都是通过加入稀土元素，利用沉淀相强化合金强度，但是同时也会导致合金塑形的下降，从而导致差的力学性能。

本专利克服合金强度的增加的同时伴随塑性的下降的现象，通过合理的成分设计和热处理和变形工艺，调控Li元素含量，设计双相基体组织，加入Al和Ho元素，即可生成沉淀相强化，同时Ho元素又可以调控层错能，随后通过热处理调控基体相α和β的体积分数，和进行冷变形通过相变，进一步调控两相的形态，尺寸，体积分数和热力学稳定性，使合金在变形过程中，通过可以通过相变(α和β之间的相变)和沉淀相的协同作用获得高的力学性能。

发明内容

本发明是为提供一种高强高塑性的合金而提出了一种Ho强化镁锂合金及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种Ho强化镁锂合金，其化学成分为(质量百分比)：Li 5-11％、Ho:0.5-6.0％、Al:0-6.0％，其余为Mg和不可避免的杂质。

上述含Ho镁锂合金的制备方法，包括如下步骤：a.熔炼，b.固溶处理，c.变形，d.退火处理。

a.熔炼：按照质量百分比组成为:Li 5-11％、Ho:0.5-6.0％、Al:0-6.0％，其余为Mg和不可避免的杂质，在真空或保护气氛条件下进行熔炼，然后浇铸合金锭或直接浇铸成铸件。