[发明专利]一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法，特别涉及一种高强度镁-铝-锌-锰-铜系镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的商用金属结构材料，其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，被称为21世纪的绿色工程材料。

根据镁合金的成型工艺，镁合金主要分为铸造镁合金和变形镁合金。变形镁合金材料通过挤压、锻造、轧制等变形工艺加工后，具有更高的强度、更好的延展性，更能满足多样化的需求。常见的变形镁合金有Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr系列，也就是人们通常说的AZ系列和ZK系列。AZ系镁合金具有中等强度，但塑性和高温性能较差。ZK系镁合金具有良好的强度以及塑性，并且具有优良高温性能，RE元素价格昂贵，大幅度提高了ZK系镁合金的生产成本。

因此，发展新的成本较低，综合力学性能优良的变形镁合金材料，对镁合金在未来广泛应用具有重大的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有优良的综合力学性能，并且生产成本低的镁合金。

本发明公开了一种镁-铝-锌-锰-铜合金，所述合金各组分质量百分含量为：

Al：5.0～10.0%；

Zn：0.1～2.0%；

Mn：0.1～1.0%；

Cu：0.1～10.0%；

不可避免杂质≤0.15%；

其余为镁。

进一步，所述镁-铝-锌-锰-铜合金各组分质量百分含量为：

Al：6.8～7.6%；

Zn：0.5～0.7%；

Mn：0.1～0.2%；

Cu：0.4～4.7%；

不可避免杂质≤0.15%；

其余为镁。

进一步，所述镁-铝-锌-锰-铜合金各组分质量百分含量为：

Al：7.08%；

Zn：0.54%；

Mn：0.14%；

Cu：0.49%；

不可避免杂质≤0.15%；

其余为镁。

本发明还公开了一种制备所述镁-铝-锌-锰-铜合金的方法，包括以下步骤：

1）熔炼：首先按照上述配方选取原材料，然后将原材料放入充有氩气的真空感应炉中熔炼并搅拌均匀，最后用水冷方式冷却所得熔液；

2）机加工：去除步骤1）所得合金表面的氧化层；

3）均匀化处理：加热步骤2）所得合金至410-430℃，并在此温度保温10-14小时，其中加热时间为380-400分钟；

4）挤压加工：将步骤3）所得合金挤压成棒材并快速冷却；

5）热处理：取步骤4）所得合金在400-430℃固溶处理1.5-2.5小时，水淬至室温；然后在150-200℃下时效20-60小时，水淬至室温。

本发明的有益效果在于：1）本发明的镁合金添加了铜，铜与合金中的铝、镁形成高热稳定性的Mg-Al-Cu相；该相弥散分布在基体上，在变形过程中可以钉扎晶界的移动，阻碍位错的滑移和攀移，显著的细化晶粒，提高合金的综合力学性能；2）本发明镁合金中的Mg-Al-Cu相能够提高合金的局部熔化温度，使合金可以在更高的温度下进行热机械加工，从而减少热机械加工变形抗力，提高了加工效率；3）本发明镁合金不含贵重金属，成本低；4）本发明镁合金制备方法工艺简单，对生产设备要求低。

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为实施例1和4的镁合金的X-射线衍射谱。

图2为实施例1的镁合金铸态组织金相照片；

图3为实施例1的镁合金均匀化组织金相照片；

图4为实施例4的镁合金铸态组织金相照片；

图5为实施例4的镁合金均匀化组织金相照片；

图6为实施例1的垂直于挤压方向的挤压态镁合金的金相镜照片；

图7为实施例1的平行于挤压方向的挤压态镁合金的金相镜照片；

图8为实施例1的固溶态镁合金的金相照片；

图9为实施例1的时效态镁合金的扫描电镜照片。

具体实施方式