[发明专利]高强度铸造镁合金及其制备方法

说明书

技术领域：本发明属于镁合金材料技术领域，具体涉及一种高强度铸造镁合金及其制备方法。

背景技术：镁合金是实际应用中最轻质的工程结构材料，具有密度低，比强度、比刚度高，电磁屏蔽能力强，减震性能好，资源丰富，尺寸稳定，阻尼性、铸造性能、切削加工性能优良及易回收，无污染等一系列优点，被誉为“21世纪绿色环保工程材料”之一，在汽车工业、通讯电子工业和航空航天工业等领域得到日益广泛的应用。近年来，镁合金在世界范围内的年增长率高达20%，应用前景十分可观。十五期间，我国在攻关计划和863计划中相继启动了相关镁合金材料开发及产业化工作，有效地推动了我国镁合金的应用。

然而，近年来镁合金应用的广泛性仍远不如铝合金，究其原因主要是目前的镁合金还存在以下显著缺点：（1）绝对强度仍然偏低，尤其是高温力学性能较差，当温度升高时，它的强度和抗蠕变性能往往大幅度下降；（2）室温塑性低，变形加工能力较差；（3）化学活性高、易于氧化燃烧、使其熔炼加工困难；抗腐蚀性差，缺乏有效和积极的腐蚀防护途径。因此，开发高强度、综合性能优异的镁合金已成为近20年镁合金研究领域的重要课题。

在高强度镁合金的研究中，镁合金主要通过合金元素产生的固溶强化、细晶强化和弥散强化等作用来提高镁合金的性能。Zn元素能够增加熔体流动性，有形成显微缩松倾向，是弱的晶粒细化剂。Zn在镁合金中的固溶度约为6.2%，有沉淀硬化作用，可以提高铸件的抗蠕变性能。在Mg-Zn合金中添加适量的稀土元素和锆元素，可制备ZE41或ZE63合金。ZE41合金是此系列中应用最为广泛的合金，经T5时效处理后，在150℃时具有中等强度，常用于飞机变速箱壳。因此，高强度铸造Mg-Zn系列合金的研发具有极其重要的意义。

发明内容：

本发明提供一种高强度铸造镁合金及其制备方法，其目的是制备出抗拉强度≥320MPa、延伸率≥5%的高强度铸造镁合金。

本发明是通过以下技术方案实施的：

高强度铸造镁合金，其特征在于：镁合金中的组分及质量百分比为：Cu 2%，Zn 7%，Mn 0.7%，余量为Mg。

镁合金中的组分及质量百分比为：Cu 2%，Zn 7%，Mn 0.7%，Y 0.01~4%，余量为Mg。

镁合金的抗拉强度≥320MPa。

镁合金的延伸率≥5%。

高强度铸造镁合金的制备方法，其特征在于：所述方法按以下步骤进行：

（1）配料：原料采用金属Mg、金属Cu、金属Zn和金属Mn，按照质量百分比Cu 2%、Zn 7%、Mn 0.7%，余量为Mg的比例配料；

（2）熔炼：采用铁坩埚，在普通电阻炉中熔炼，首先熔炼金属Mg，待金属Mg全部熔化后加入金属Cu、Zn和Mn，控制熔炼温度720℃～770℃，采用N₂和SF₆混合气体作为保护气体，得到液态金属；

（3）浇铸：将液态金属在710℃～750℃浇注，得到铸件；

（4）热处理：将步骤（3）所得产物在380℃～420℃条件下固溶3～6小时后，再在170℃～190℃条件下时效10～20小时，得到高强度铸造镁合金。

所述方法按以下步骤进行：

（1）配料：原料采用金属Mg、金属Cu、金属Zn、金属Mn和金属Y，按照质量百分比Cu 2%、Zn 7%、Mn 0.7%、Y 0.01~4%，余量为Mg的比例配料；

（2）熔炼：采用铁坩埚，在普通电阻炉中熔炼，首先熔炼金属Mg，待金属Mg全部熔化后加入金属Cu、Zn、Mn和Y，控制熔炼温度720℃~770℃，采用N₂和SF₆混合气体作为保护气体，得到液态金属；

（3）浇铸：将液态金属在710℃~750℃浇注，得到铸件；

（4）热处理：将步骤（3）所得产物在380℃~420℃条件下固溶3~6小时后，再在170℃~190℃条件下时效10~20小时，得到高强度铸造镁合金。

浇注时，在正常铸造工艺下，模型采用金属型或砂型。

本发明方法制备的高强度铸造镁合金，抗拉强度≥320MPa、延伸率≥5%，具有良好的综合力学性能。

附图说明：

图1为实施例线切割的拉伸样品尺寸；

图2为实施例1制备的Mg-2Cu-7Zn-0.7Mn-3Y合金的应力-应变曲线。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1：