[发明专利]一种弱基面织构高强度镁锂合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种弱基面织构高强度镁锂合金及其制备方法，由以下质量百分比的组分组成：Li：1‑5%，Ca：0.3‑0.6%，Ce：0.1‑0.2%，Y：0.1‑0.2%，杂质元素总量≤0.2%，余量为Mg。本发明通过合金化、轧制和热处理，实现弱化镁锂合金基面织构的同时又能提升镁锂合金的强度。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其是涉及一种弱基面织构高强度镁锂合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有密度低、比强度高、阻尼抗震性好等优点，在汽车、国防军工、航空航天、电子等工业领域有着十分广泛的应用前景，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。通过向镁合金中添加Li进行合金化，能够进一步降低其密度，因此镁锂合金在航空航天等对轻量化要求很高的领域有着广泛的潜在应用前景。然而由于镁锂合金基面滑移的临界剪切应力远远小于非基面滑移的临界剪切应力，在进行轧制变形时容易形成强烈的基面织构，导致较差的室温成形性。并且镁锂合金的强度较低，难以满足工程应用的要求。因此开发具有弱化基面织构高强度的镁锂合金具有非常重要的价值。

早期研究表明，退火可以产生许多随机取向的再结晶晶粒，从而可以弱化织构，然而随着退火温度的升高和退火时间的延长，再结晶晶粒由于晶粒长大而形成竞争性生长，具有基面取向的晶粒优先生长，织构又会重新变强。此外，由霍尔-佩奇公式可知，晶粒的进一步生长会导致镁锂合金的强度的降低。因此仅依靠退火不能得到弱基面织构高强度的镁锂合金。近年来，研究者发现，添加稀土元素显著弱化镁合金的基面织构，如Ce、Gd和Y等元素可以通过改变镁合金的滑移机制或再结晶行为，从而实现弱化织构的目的。此外稀土元素固溶到镁基体中，可以通过固溶强化提升镁锂合金的强度，但是稀土元素会增加镁锂合金的成本，不利于镁锂合金的工业应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种弱基面织构高强度镁锂合金及其制备方法，通过合金化、轧制和热处理，用以实现弱化镁锂合金基面织构的同时又能提升镁锂合金的强度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种弱基面织构高强度镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：Li：1-5%，Ca：0.3-0.6%，Ce：0.1-0.2%，Y：0.1-0.2%，杂质元素总量≤0.2%，余量为Mg。

优选的，由以下质量百分比的组分组成：Li：5%，Ca：0.6%，Ce：0.1%，Y：0.1%，杂质元素总量≤0.2%，余量为Mg。

优选的，由以下质量百分比的组分组成：Li：4%，Ca：0.3%，Ce：0.2%，Y：0.2%，杂质元素总量≤0.2%，余量为Mg。

本发明提供一种弱基面织构高强度镁锂合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，各原料表面预处理后按各组分的质量百分比配备，然后将除锂之外的原料进行预热，预热温度为200℃；

步骤2，将钛坩埚进行预热烘干，预热烘干温度为300℃，预热烘干时间为2h；将预热后的原料加入钛坩埚中，抽真空，同时升温，待炉内温度达到550℃时停止抽真空，然后通入氩气，氩气通入量为15L/min，通入时间为10min；

步骤3，待炉内温度升温至750℃时开始搅拌，并保温8-10min，使熔化充分；将熔融金属慢速浇铸，浇铸时间为9-13s；浇铸结束后，铸锭随炉冷却并充氩气保护，待铸锭完全凝固后，取出铸锭；

步骤4，在350℃的温度范围内保温24h，进行均匀化处理；轧制温度为350℃，将均匀化处理后的铸锭放入保温炉中，在350℃的温度下保温30min；然后对铸锭进行轧制工艺，得到镁锂合金板材；将板材在350℃的温度下退火30-40min，然后空冷，即得到弱基面织构高强度镁锂合金。