[发明专利]一种时效-挤压态高强度Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种时效‑挤压态高强度Mg‑Sn‑Zn‑Sc‑Ag‑Ti合金及其制备方法，该时效‑挤压态高强度Mg‑Sn‑Zn‑Sc‑Ag‑Ti系合金以高纯Mg、高纯Sn、高纯Zn、高纯Ag、Mg‑Sc中间合金、Mg‑Ti中间合金为原料，经熔炼、浇注、冷却、固溶处理、时效处理、挤压、去应力制得。该合金制备工艺依靠析出强化、固溶强化和细晶强化等多元强化机制，打破析出相与基体的固定位相关系，充分发挥各种元素的固溶强化效果，促进Mg₂Sn、MgZn₂相析出，强化细晶效果，从而得到一种高强度Mg‑Sn‑Zn‑Sc‑Ag‑Ti合金。

技术领域

本发明属于有色金属设计与成型技术领域，具体涉及一种时效-挤压态高强度Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti系合金及其制备方法。

背景技术

镁锡合金与镁锌合金作为具有重要开发潜力的高强镁合金体系，近年逐渐受到关注。主要是依靠Mg₂Sn析出相、MgZn₂的强化效果，典型的Mg-Sn-Al-Zn合金(T.T.Sasaki etal,Strong and ductile heat-treatable Mg-Sn-Zn-Al wrought alloys,ActaMaterialia.99(2015)176-186)、Mg-Sn-Cu-Ag合金(CN201310626666.3)已经在力学性能上取得了显著提高。

研究表明，时效Mg-Sn合金与Mg-Zn合金中析出纳米级Mg₂Sn析出相与MgZn₂析出相与基体具有一定的位相关系，进一步提高合金性能，主要依靠Ag、Zr等元素添加增加析出相的数量，同时减小析出相的尺寸，或者通过变形处理细化晶粒。

目前，Mg-Sn合金与Mg-Zn合金的强度提高已经达到瓶颈，进一步提高性能需要在合金设计及制备工艺上有新的思路。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，提供一种时效-挤压态高强度Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti合金及其制备方法，该高强度合金以高纯Mg、高纯Sn、高纯Zn、高纯Ag、Mg-Sc中间合金、Mg-Ti中间合金为原料，通过熔炼、浇注、冷却、固溶处理、时效处理、挤压、去应力制得，本发明通过多种固溶元素的添加，促进第二相析出，同时通过先时效处理再挤压的处理工艺，不仅打破了析出相与基体的固定位相关系，还通过挤压处理使得晶粒与析出相尺寸同时减小，充分发挥纳米级析出相的强化作用，此外通过挤压处理促进晶粒动态再结晶过程，进一步强化细晶效果，充分发挥各种元素的固溶强化效果，依靠析出强化、固溶强化和细晶强化等多元强化机制，得到一种高强度的Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti合金，从而完成本发明。

本发明第一方面在于提供一种时效-挤压态高强度Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti合金，所述时效-挤压态高强度Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti合金以高纯Mg、高纯Sn、高纯Zn、高纯Ag、Mg-Sc中间合金、Mg-Ti中间合金为原料，经熔炼、浇注、冷却、固溶处理、时效处理、挤压、去应力制得。

本发明第二方面在于提供一种制备本发明第一方面所述一种时效-挤压态高强度Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti合金的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、按照合金中各元素的质量百分比，称取金属原料高纯Mg、高纯Sn、高纯Zn、高纯Ag、Mg-Sc中间合金、Mg-Ti中间合金；

步骤2、将金属原料置于熔炼炉中进行熔炼处理，得到合金溶液；

步骤3、将合金溶液浇注入模具中，经自然冷却，得到铸态Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti合金；

步骤4、升温，对铸态Mg-Sn-Zn-Sc-Ag-Ti合金进行固溶处理；