[发明专利]一种高塑性双相含钇的镁锂铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金及其塑性成形技术，具体是指一种高塑性双相含钇(Y)的镁锂铝(Mg-Li-Al)合金及其制备方法。

背景技术

镁合金材料中以添加锂元素为主，即构成了镁锂合金。镁锂合金的密度只有1.30g/cm³～1.65g/cm³，仅为铝合金的1/2，是传统镁合金的3/4，是迄今最轻的金属结构材料。作为最轻的金属结构材料，镁锂合金可以降低宇宙射线对电子仪器设备的干扰，能满足航空、航天工业对轻质材料的需求，因此在通讯电子工业、军工和航空航天交通运输领域中将得到日益广泛的应用。近年来，研究者力求提高镁锂合金的强度，而能提高强度的方法往往导致镁锂合金塑性的降低。中国专利201010103173.8公开了一种低稀土高强度镁锂合金及其制备方法，虽然该发明的镁锂合金的抗拉强度达到了200～260MPa，然而，其延伸率仅为20％。中国专利200710144339.9公开了一种高强度的镁锂合金，虽然该发明的合金抗拉强度达到245～300MPa，但延伸率仅为10～25％。

在镁锂合金中，Li(体心立方)的加入能够降低镁晶格(密排六方)的轴比(c/a值)，使镁合金晶格对称性提高，这样使其棱柱面和锥面滑移系更容易被激活，从而提高合金材料的塑性，但是Li元素的大量加入不仅会提高合金的成本，并且会导致材料耐腐蚀性和热稳定性降低。为此，研究者必须在控制Li含量的同时较大程度地改善合金的塑性；在提高塑性的同时防止其强度下降。

目前对双相镁锂合金的塑性变形温度一般都高于100℃，在工业生产中，为了操作简便、降低加工成本和扩大该类合金的应用范围，降低镁锂合金的变形温度具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，通过改进合金成分设计并根据该合金的特点优化塑性变形工艺，提供一种高塑性、低密度和较高强度的双相含钇的镁锂铝合金及其制备方法。

本发明的目的可以通过如下措施来实现：

一种高塑性双相含钇的镁锂铝合金，它含有镁、锂、铝，其特征在于：该合金还含有稀土元素钇，具体组分及其按质量百分比计含量如下：Li 9.50～10.80％，Al 3.00～5.00％，Y 0.50～0.70％，Zr 0.10～0.30％，其余为Mg；

所述含钇的镁锂铝合金组织特征是α相、β相和析出相同时存在，其中α相是以Mg为基的固溶体，呈密排六方结构，β相是以Li为基的固溶体，呈体心立方结构，析出相为Al₂Y的稀土化合物。

优化的具体组分及其按质量百分比计含量如下：

Li 10.46～10.73％，Al 2.80～4.49％，Y 0.51～0.60％，Zr 0.12～0.18％，其余为Mg。

上述高塑性双相含钇的镁锂铝合金的制备方法，其特征在于：该方法是浇铸和等通道转角挤压或浇铸和传统挤压的变形工艺相结合的常温塑性变形方法，它包括如下步骤和工艺条件：

步骤一：浇铸

(1)按质量百分比称取原材料：Li 9.50～10.80％，Al 3.00～5.00％，Y 0.50～0.70％，Zr 0.10～0.30％，其余为Mg；

(2)将所称取的原材料加入真空感应炉，在真空状态下充入氩气，并在氩气保护条件下升温至熔炼温度，所述熔炼温度为680～720℃；待金属完全熔化后，采用氩气气体保护，搅拌状态下保温5～15min，然后将熔体浇入金属模具内，获得铸锭；

(3)热处理：将铸锭在350±10℃下，均匀化处理12～24h；

步骤二：塑性变形

采用等通道转角挤压或传统挤压的塑性变形工艺

等通道转角挤压塑性变形工艺条件如下：

挤压温度：常温

挤压速率：1mm/s～3mm/s

挤压压力：50MPa～150MPa

润滑剂：汽油和石墨粉的混合物；

传统挤压的塑性变形工艺条件如下：

挤压温度：常温

挤压速率：1mm/s～5mm/s

挤压压力：100MPa～200MPa

润滑剂：汽油和石墨粉的混合物；

经塑性变形后，合金中的稀土析出相Al₂Y弥散分布于α相和β相中，得到高塑性双相镁锂铝合金。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：