[发明专利]一种抗冲击的高强镁合金材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种镁合金材料，本发明也涉及一种镁合金材料的制备方法。

背景技术

镁合金作为轻质结构材料，在交通运输和电子工业等诸多领域具有广泛的应用前景。有些镁合金构件在应用过程中不可避免的受到外来应力的作用，其中包括高速运动物体（冲击载荷）的冲击。因此，结构件材料的抗冲击性能是其重要的性能指标之一。镁合金材料若要在高冲击载荷的环境下安全使用，则必须具有高的抗冲击性能。

目前，对镁合金的抗冲击性能研究报道比较少，高抗冲击性能的镁合金更是鲜有报道。据现有文献报道，挤压态AZ61镁合金在冲击载荷的作用下其屈服强度仅有170MPa（AZ61镁合金的动态力学性能与显微分析，材料工程/2009年11期）；即使经过轧制和挤压变形后，晶粒细小的AZ31B在冲击载荷的作用下其屈服强度也仅有150MPa-240MPa（Enhanced impact toughness of magnesium alloy by grain refinement  Scripta Materialia 61(2009)208-211）。目前，商业镁合金大多数是通过晶粒细化的手段来提高其力学性能的，这种方式对镁合金的抗冲击性能提高有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既具有优异的准静态力学性能，又具有良好的抗冲击性能的抗冲击的高强镁合金材料。本发明的目的还在于提供一种生产成本低，生产效率高，易于操作的抗冲击的高强镁合金材料的制备方法。

本发明的抗冲击的高强镁合金材料的组成成分及其质量百分含量为：RY：7.0-11.0%，Gd：1.0-2.5%，Zn：2.0-3.0%，不可避免的Fe、Cu、Ni、Si杂质总量小于0.03%，余量为Mg。

RY的主要成分及其质量百分含量为：Y：75%-82%，Er：9%-12%，Ho：5%-8%。

熔炼时以Mg-RY中间合金，Mg-Gd中间合金的形式向镁熔体中添加稀土元素。

本发明的抗冲击的高强镁合金材料的制备方法为：

以纯Mg、纯Zn、Mg-RY中间合金、Mg-Gd中间合金为原料，将合金元素熔化后进行熔炼、扒渣，保温静置后降温，利用水冷模具进行冷却，所得镁合金铸经过高温匀质化处理后，在挤压机上热挤压成形。

所述熔炼在SF₆/CO₂气体保护或熔剂保护条件下进行。

熔炼的熔体保温温度为740-750℃，保温静置时间为25-45min，浇注温度为700-720℃。

所述均匀化处理为在450-500℃温度下，保温10-15h。

所述挤压成形的挤压温度为420-470℃，挤压速率为1.2-1.5m/min，挤压比大于为15。

本发明所具有的实质性特点和显著的进步为：

(1)本发明在镁合金中添加Y、Gd、Zn等元素，Mg、Y、Gd、Zn以及其他部分稀土原子在本发明的配比范围内，经本发明的制备工艺，能够形成大量的长周期堆垛有序结构（LPSO）相，这种强化相能够显著提高镁合金强度和抗冲击性能。

(2)本发明中Gd元素的添加是以Mg-Gd中间合金的方式加入的。Mg-Gd中间合金的熔点要比单质Gd低得多，在熔炼过程中较低的熔炼温度会显著降低Mg的挥发，并且节约能源。

(3)本发明中Y元素的添加是以Mg-RY(富钇)中间合金的方式加入的。其好处有三：一是Mg-RY中间合金的熔点要比单一纯稀土低得多，在熔炼过程中较低的熔炼温度会显著降低Mg的挥发，并且节约能源。二是Mg-RY稀土在国内的储量十分丰富，并且大部分都处于闲置状态，其价格要远远低于单一的纯稀土。三是已有研究表明多种稀土的协调作用会进一步提高镁合金的力学性能。

本发明在Mg合金中添加RY（RY：富钇混合稀土）、Gd、Zn元素，对常规的熔炼、匀质化处理及热挤压处理等技术进行合理组合和工艺条件改善，制备出抗冲击性能优良的变形镁合金。该发明利用特定合金化元素（RY、Gd、Zn）及其配比在镁合金中形成特殊强化相，通过第二相强化和细晶强化的共同作用，改善传统镁合金的不足，制备出强度高、抗冲击性能优良的镁合金材料，从而推动镁合金产业发展。

附图说明

附图为实施例1中一种抗冲击的高强镁合金材料冲击载荷作用下的应力应变曲线。

具体实施方式