[发明专利]一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法，由以下质量百分比的组分组成：Li：5.5‑10.3％，Al：1‑3％，Zn：0.5‑2％，Ca：0.3‑0.9％，Ce：0.5‑1％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。本发明过合金化、挤压和热处理，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和塑性。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其是涉及一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法。

背景技术

镁锂合金是迄今为止密度最小的合金材料，具有较高的比强度、比刚度和优良的抗震性能。随着对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高，镁锂合金在航空、兵器工业、汽车、3C产业、医疗器械等领域展现出广阔的应用前景。

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，双相Mg-Li合金由于滑移系的增多以及晶体结构的转变，具有较好的综合性能。但是是Mg-Li合金在塑性变形时容易形成较强的基面织构，导致合金出现明显的力学性能各向异性，限制了板材冲压、弯折等二次成形工艺的发展，阻碍了Mg-Li合金的进一步工业应用。早期研究表明，合金化是优化镁锂合金织构特性和力学性能最为有效的方法之一，其中稀土元素通过对层错能、动态再结晶以及晶界溶质浓度的影响协调优化镁锂合金性能，但仍存在成本高和变形抗力大等缺点，不利于镁锂合金的工业应用。因此，开发具有弱化基面织构高塑性的镁锂合金具有非常重要的价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法，通过合金化、挤压和热处理，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和塑性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其中，由以下质量百分比的组分组成：Li：5.5-10.3％，Al：1-3％，Zn：0.5-2％，Ca：0.3-0.9％，Ce：0.5-1％，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：9％，Al：3％，Zn：1.5％，Ca：0.9％，Ce：0.5％，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：8％，Al：3％，Zn：1％，Ca：0.6％，Ce：0.5％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。

本发明提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金的制备方法，其中，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280-320℃，炉内真空度保证在20Pa以下；

步骤2，将预热后的原料加入铁坩埚中，抽真空同时升温，待炉内温度达到500-600℃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720-780℃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，铸锭随炉冷却至480-520℃，充氩气保护至温度降到280-320℃，坩埚内温度无回升，再继续充氩气至大气压；待铸锭完全凝固后，取出铸锭；

步骤4，在280-320℃的温度范围内保温24h，进行均匀化处理；将挤压模具放入保温炉中，在320-380℃的温度下保温50-70min使模具温度达到320-380℃；然后对铸锭进行挤压工艺，得到镁锂合金棒材，挤压温度为320-380℃；将棒材在320-380℃的温度下退火20-40min，然后空冷，即得到高塑性弱基面织构镁锂合金。

优选的，所述步骤4中挤压工艺包括：挤压温度为320-380℃，将直径为48mm的圆柱挤压至直径为10mm的圆棒，挤压比为23，挤压速度为4-8mm/s，一次挤压成型。

本发明的有益效果是：