[发明专利]含钆压铸耐热高锌镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种材料技术领域的镁合金及其制备方法，具体涉及一种通过添加钆获得的含钆压铸耐热高锌镁合金及其制备方法。

背景技术

随着我国航空航天业、汽车业的迅猛发展，航天器和汽车等交通工具的轻量化就成为永恒的追求。镁合金由于具有高的比强度、比刚度、比弹性摸量，已成为材料工作者关注的焦点。但目前由于现有镁合金的高温抗蠕变性能差，无法用于制造对高温蠕变性能要求高的汽车传动部件，极大地阻碍了镁合金的进一步应用。为此，国内外对具有高温抗蠕变性能的汽车用耐热镁合金的研究开发给予了高度重视，并先后试制研究了Mg-Al-Si、Mg-Al-RE、Mg-Al-Ca、Mg-Al-Ca-RE、Mg-Al-Sr、Mg-Al-Sn、Mg-Zn-Al、Mg-Zn-RE、Mg-Zn-Si和Mg-Zn-Sn等系列的耐热镁合金。在这些已得到试制研究的耐热镁合金中，Mg-Zn-Al系合金由于具有高温性能较好、成本较低和较好的铸造性能等优势，被认为是一种有发展前途的高温抗蠕变镁合金。

经对现有技术的文献检索发现，Luo.A等在《Magnesium alloys and theirapplications》(镁合金及其应用)，1998：151-156上发表的“Developmentof a creep-resistant magnesium alloy for die casting applications”(一种新的压铸用抗蠕变镁合金)，该文中提出在Mg-Zn-Al系列合金添加钙元素以提高合金的蠕变性能，具体方法为：在Mg-8Zn-5Al的基础上添加0.1-2.0％的钙元素然后进行压铸。其不足在于：一方面添加钙之后合金的室温和高温力学性能降低，另一方面，由于钙很容易被氧化，还存在着加钙不易的缺点，这些限制了Mg-Zn-Al系列合金在汽车工业的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种含钆压铸耐热高锌镁合金及其制备方法，使其克服现有Mg-Zn-Al系列镁合金高温蠕变性能的不足，同时保证合金的室温和高温力学性能不受影响。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的含钆压铸耐热高锌镁合金，包含的成分及重量百分比含量为：锌：6-10％，铝：3-7％，钆：0.2-1.0％，杂质元素Fe＜0.005％，Cu＜0.015％，Ni＜0.002％，其余为镁。

本发明以Mg-(6-10％)Zn-(3-7％)Al为基体，通过添加钆来强化镁合金：由于钆溶入α-Mg中，形成固溶体，具有较强的固溶强化作用；而且添加钆能够细化晶粒，提高合金的强度和塑性，此外还能在晶界偏聚增加位错密度，加大晶格畸变而强化晶界；并且钆能够明显的细化Mg-Zn-Al合金中的晶界析出相，使网状的组织离散化和细化，这样能有效的定扎位错，并阻止晶界的运动，从而可有效地提高合金的力学性能和蠕变性能。

本发明所涉及的含钆压铸耐热高锌镁合金的制备方法，具体如下：首先将纯镁、纯锌、纯铝和Mg-25％Gd预热到200℃，然后将纯镁放入到有气体保护的熔炉中熔化，待镁锭完全熔化后立即加入纯锌和纯铝，纯锌和纯铝完全熔化后撇去表面浮渣，之后继续升温，在730℃-740℃加入Mg-25％Gd中间合金，完全熔化后撇去表面浮渣，然后搅拌以使成分均匀，调整炉温，在745℃-755℃进行精炼、搅拌，然后静置，最后将合金液温度下调至680℃-700℃时撇去表面浮渣进行压铸。

所述完全熔化后撇去表面浮渣然后搅拌，其中搅拌时间为2分钟。

所述进行精炼、搅拌，其中搅拌时间为2分钟-4分钟。

所述静置，其时间为30分钟。

所述有气体保护，是指有N₂和SF₆混合气体保护，其中SF₆的体积为混合气体的0.2％。