[发明专利]一种镁-锂-铝-锶-钇合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法，特别涉及一种综合力学性能优异的镁-锂-铝-锶-钇系镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是最轻的商用金属结构材料，常用镁合金的密度约为铝合金的2/3，钢铁的1/4。与其他金属结构材料相比，镁合金具有比强度、比刚度高、减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强、易切削加工、易回收等优点，在汽车、电子、电器、交通、航空航天等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称为21世纪的绿色工程材料。

根据生产成型方式的不同，镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。铸造镁合金晶粒粗大，成分偏析严重，性能较差。变形镁合金具有比铸造镁合金更为致密的组织和更加优良的力学性能，加之其经过挤压、轧制、冲压、锻造后，其表面质量较好，后续机加工量少，可以实现无余量加工。在变形镁合金系列中，Mg-Li合金塑性最好，且密度最轻。这是由于Li的加入改变了α-Mg的结构，使其由难变形的密排六方结构，向易变形的体心立方结构转变，从而使塑性提高。金属锂密度为0.534g/cm³，随Li在镁合金中含量的增加，合金密度进一步降低，这为商用金属结构材料进一步轻量化做出了巨大贡献。

虽然现行Mg-Li合金密度低，但强度等综合力学性能不足，在工业生产及高新技术领域的应用仍然受到限制；因此，开发一种新型超轻、高强、高塑，镁锂合金具有非常重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种综合力学性能优异的新型镁锂合金，本发明还提供一种制备该镁合金的方法制备方法。

本发明的镁-锂-铝-锶-钇合金，按质量百分比计由以下组分组成：

Li：10.3-15%；

Al：1.0-6.0%；

Sr：0.1-3%；

Y：0.1-3%；

不可避免杂质≤0.3%；

其余为镁。

进一步，所述合金按质量百分比计由以下组分组成：

Li：11-11.6%；

Al：3.1-3.5%；

Sr：1-1.3%；

Y：0.3-2.2%；

不可避免杂质≤0.3%；

其余为镁。

进一步，所述合金按质量百分比计由以下组分组成：

Li：11.58%；

Al：3.47%；

Sr：1.02%；

Y：1.06%；

不可避免杂质≤0.3%；

其余为镁。

本发明制备所述镁-锂-铝-锶-钇合金的方法，包括以下步骤：

第一，按照所述质量百分含量选取原材料；

第二，将真空感应炉抽真空并充入氩气，将原材料放入真空感应炉加热融化并搅拌均匀；

第三，取出搅拌均匀的熔液并水冷冷却；

第四，车皮加工所得合金至适合挤压机挤压筒尺寸；

第五，将加工后的镁合金随炉升温至260-280℃，升温时间为260-280分钟，然后在此温度保温11-13小时；

第六，将热处理后的镁合金在挤压机上挤压成棒材，挤压加工温度为280-300℃；

第七，快速冷却上述挤压后的镁合金。

本发明的有益效果在于：本发明镁-锂-铝-锶-钇合金含有少量的稀土钇，熔炼时钇在固液界面前富集，产生成分过冷，抑制晶粒长大，从而细化晶粒；另外钇与铝形成高熔点、高热稳定性的Al₂Y化合物相，该相弥散分布在晶界和晶内，在热加工过程中钉扎晶界和位错，阻碍动态再结晶晶粒的长大，使晶粒得到进一步细化；从而显著提高镁合金的综合力学性能。本发明制备方法不需要采用特殊的热变形加工方法，工艺简单，生产成本低。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是实施例1、2、3、4及对比例1的X-射线衍射图谱；

图2是对比例1镁合金铸态组织金相照片；

图3是实施例1镁合金铸态组织金相照片；

图4是实施例2镁合金铸态组织金相照片；

图5是实施例3镁合金铸态组织金相照片；

图6是实施例4镁合金铸态组织金相照片；

图7是实施例2镁合金铸态微观组织扫描电子显微镜照片；

图8是图7中a点的化学元素EDS能谱图；