[发明专利]一种室温轧制制备含纳米晶高锂镁锂合金的方法

说明书

本发明提供一种室温轧制制备含纳米晶高锂镁锂合金的方法，属于镁锂合金加工技术领域，1)选用高锂含量的单相Beta(Li)合金以发挥其超轻特性，2)对铸态合金进行均匀化预处理实现Beta(Li)相中析出Alfa(Mg)相，3)在室温下对均匀化之后的合金进行轧制。本发明通过均匀化处理引入大量α/β相界作为再结晶形核位点，促进动态再结晶形核，克服了镁锂合金只能液氮冷却轧制才能产生纳米晶的技术障碍，本发明采用简洁的热处理和室温轧制工艺，最终获得了强度超过225MPa，密度为1.44g/cm³，晶粒尺寸为45‑110nm的镁锂合金，具有极大的微观结构设计指向性。

技术领域

本发明属于镁锂合金加工领域，具体涉及一种室温轧制制备含纳米晶高锂镁锂合金的方法。

背景技术

镁锂合金是目前世界上最轻的金属结构材料，具有比强度高、阻尼减震性好及电磁屏蔽性能优良等特点。在航空航天领域的轻量化设计中具有不可替代的地位。

对于镁合金，由于其Hall-Petch系数较大，晶粒细化是一种有效的提升合金力学性能的手段，尤其是纳米级尺寸的细晶镁合金具有优异的力学性能。然而，对于镁锂合金，尤其是对于高锂含量的镁锂合金，其动态再结晶温度很低，甚至在室温塑性变形过程中即可发生动态再结晶，且容易导致再结晶晶粒长大成为微米级别的晶粒从而降低了加工型材的力学性能。因此，一般只有在液氮冷却的条件下加工才能抑制晶粒长大制备出纳米晶镁锂合金。但是，液氮条件下合金的成型性变差，容易造成加工型材的开裂，此外使用液氮也增加了合金的制备成本，很难进行工业化推广。因此室温条件下获得纳米晶镁锂合金是推广高性能镁锂合金工业化生产的关键之一。

经过对现有技术文献检索发现CN 113174550 A一种超高强高韧纳米梯度孪晶镁合金的制备方法，该专利通过高压扭转的方法，在压头作用之下使镁合金处于5～8GPa静水压力中，然后上下模转动，扭转圈数为8～12次，之后对剧烈塑性变形的镁合金进行时效处理，该技术是比较成熟的制备纳米镁合金结构材料的方法，但是该技术采用的剧烈塑性变形过程中会急剧升高样品的温度，而镁锂合金的熔点比普通镁合金低且再结晶温度也低，如果采用该技术很容易使镁锂合金晶粒长大至微米级别。

进一步文献检索发现Siyuan Jin等人在《Materials Science and Engineering:A》材料科学与工程：A，788(2020)139611.上发表的“Combination effects of Ybaddition and cryogenic-rolling on microstructure and mechanical properties ofLA141 alloy”(Yb添加和深冷轧制对LA141合金组织和性能的联合影响)一文中在液氮冷却的条件下制备了块状纳米晶镁锂合金，适用于镁锂合金板材的制备加工，不过该方法采用液氮冷却，极大地提高了生产成本，且在液氮条件下镁锂合金的塑性较差，加工时容易发生开裂，降低了良品率，很难工业化推广。

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种室温轧制制备纳米晶镁锂合金的方法，为工业化大批量生产纳米晶镁锂合金提供了有效途径。

发明内容

本发明目的：利用均匀化引入大量的相界面提供了大量再结晶形核位点，利用不连续动态再结晶细化了再结晶晶粒，从而在室温下轧制形成了纳米晶，克服了镁锂合金只能液氮冷却轧制才能产生纳米晶的技术障碍。

本发明的技术方案是：

一种室温轧制制备含纳米晶高锂镁锂合金的方法，包括如下步骤：

(1)选择镁锂合金：Mg-Li-Ni，该合金中各元素的质量百分比：Li≥11wt.％，0.1％～1％Ni，余量为Mg；

(2)将工业纯Mg，工业纯Li，Mg-20％Ni中间合金放入真空感应熔炼炉中，充入Ar气保护，加热至合金全部融化，最后采用金属模具浇铸成型；