[发明专利]一种微合金化的耐腐蚀低成本镁合金及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料技术领域，公开了一种微合金化的耐腐蚀低成本镁合金及其制备方法；所述镁合金成分质量百分比为：铝：0.55‑1.2％，锰：0.5‑0.65％，锌：0‑0.4％，钙：0.01‑0.03％，其余为镁、添加元素和不可避免的杂质；所述的添加元素为钐、镧中的一种或两者组合，加入量按质量百分比计为：钐：0.01‑0.2％，镧：0.01‑0.2％。制备方法包括：在低含量合金成分设计基础上，添加微量稀土元素实现微合金化，通过合金熔炼、浇注、短时保温处理及快速挤压后，通过元素间的相互作用以及生产工艺的协同作用，调控镁合金中第二相的种类、尺寸、分布以及数量，以此降低第二相与镁基体的电势差，减小微电偶腐蚀的作用，显著提高镁合金的耐蚀性。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种微合金化的耐腐蚀低成本镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为轻质结构材料具有低密度、比强度高、电磁屏蔽性好等优点，因而在汽车、通讯、航空航天等领域具有广泛应用前景。然而，由于镁是活泼金属，具有很低的标准电极电位，因此具有较差的耐蚀性，尤其在酸性环境和盐水条件下。此外，镁合金表面的氧化膜稳定性差，同时氢气的析出进一步破坏了氧化膜的致密性，且在镁合金中因杂质元素的存在易发生电偶腐蚀，加快腐蚀速率，缩短镁合金的使用寿命，极大限制了镁合金的广泛应用。目前研究表明，通过表面处理技术或添加合金元素改善表面微观结构可明显提高镁合金的耐蚀性。其中合金化是提高镁及其合金耐蚀性能的有效途径之一，但以往研究主要集中在非稀土元素合金化改善微观结构，增强表面膜的稳定性，进而提高耐蚀性。稀土元素作为合金化元素，具有细化晶粒、弱化合金织构，提高力学性能等优异特点。但有关微量稀土元素对镁合金中第二相种类、尺寸、数量、分布的影响和合金耐腐蚀的影响研究相对较少。此外，现有商业镁合金的挤压速度慢，如Mg-Al系和Mg-Zn系镁合金的挤压速度一般为1-5m/min，明显低于商业6XXX系铝合金的挤压速度，生产效率偏低。因此，如何通过简单合金成分设计耦合元素微合金化调控微观结构，制备可高速挤压变形，同时具有耐蚀性和低成本特点的新型镁合金是目前亟待解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述技术难题，本发明提供了一种微合金化的耐腐蚀低成本镁合金，按质量百分比计，合金的成分组成包括：铝：0.55-1.2％，锰：0.5-0.65％，锌：0-0.4％，钙：0.01-0.03％，其余为镁、添加元素和不可避免的杂质；所述的添加元素为钐、镧中的一种或两者组合，加入量按质量百分比计为：钐：0.01-0.2％，镧：0.01-0.2％；不可避免的杂质总和≤0.05％；余量为镁。

进一步地，按质量百分比计，所述的铝：0.6-0.9％，锰：0.55-0.6％，锌：0.05-0.3％，钙：0.01-0.02％。

进一步地，按质量百分比计，所述的钐：0.05-0.15％，镧：0.05-0.15％。

本发明还提供了一种微合金化的耐腐蚀低成本镁合金的制备方法，它包括如下步骤：

(1)在氩气保护下，先加入纯镁，在670-690℃加热熔化；随后加入镁-锰中间合金和镁-钙中间合金，在670-690℃加热熔化；随后加入纯铝、纯锌，在670-690℃加热熔化；随后加入镁-镧、镁-钐中间合金中的一种或两者组合，在680-690℃搅拌均匀，精炼除气和清渣后，获得合金液；

(2)将步骤(1)获得的合金液通过手工铸造方式浇注成铸锭，获得铸态合金锭；

(3)将步骤(2)获得的铸态合金锭在氮气环境保护下进行短时保温处理，随后在60-90℃进行水淬，获得合金锭；

(4)将步骤(3)获得的合金锭在410-480℃进行高速挤压变形，获得微合金化的耐腐蚀低成本镁合金。

进一步地，步骤(3)所述的短时保温处理为：在350-400℃保温1-5小时。

进一步地，步骤(4)所述的高速挤压变形为：挤压比为20-150:1、挤压速度为20-70m/min。