[发明专利]一种稀土镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金技术领域，尤其涉及一种稀土镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其具有密度小，比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力大，耐有机物和碱的腐蚀性能好等特点，镁合金是实用金属中是最轻的金属结构材料，广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等重要军用民用领域。镁合金按照主要添加的合金元素，可以分为很多种，性能上也存在很大差别。近些年，随着业界对稀土元素性质的研究以及相关产品的应用与开发，将稀土元素作为重要的合金元素在镁合金研究领域里日益受到重视，在现今新开发的镁合金体系中，含稀土的镁合金体系已达50%以上。

稀土镁合金是指含有稀土元素的镁合金，由于大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在±15%范围内，在镁中有较大固溶度，因而具有良好的固溶强化和沉淀强化的作用，可以有效地改善合金组织和微观结构，增强合金耐蚀性和耐热性，提高合金室温及高温的力学性能。同时稀土元素原子扩散能力差，对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用。此外，稀土元素还有很好的时效强化作用，可以析出非常稳定的弥散相粒子，从而大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。

随着全球航天科技的发展，对高性能轻质材料的需求日益迫切，特别是近年来航空仪器、航天舱体等大型结构件对轻质材料耐高温性能的需求，促使高强耐热的稀土镁合金发展迅速。稀土镁合金中稀土含量较高的WE系、Mg-Gd-Y-Zr系、Mg-Y-Gd-Zn-Zr系等合金因具有良好的高温力学性能，因此在航空航天领域里得到了广泛的关注。

但在此类稀土镁合金中，只有稀土质量百分比含量大于10%才具有显著的特性。稀土含量过低时，稀土镁合金高温力学性能不佳，特性不明显；稀土含量过高时则密度过大、成本过高、延展性过低。因而这类合金稀土质量百分比含量均超过10%，从而导致其价格高、塑性差、难加工，应用范围受到较大限制，难以进行工业规模化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种稀土镁合金及其制备方法，本发明提供的稀土镁合金中稀土质量百分比含量不高于10%，同时还在高温下具有良好的力学性能。

本发明公开了一种稀土镁合金，其特征在于，按质量百分比组成包括：

Gd：3.5～4.5%；

Y：2.2～2.8%；

Nd：1.5～2.0%；

Dy：0.1～1.5%；

Zr：0.45～0.55%；

余量为Mg。

优选的，包括0.3～1.0%的Dy。

本发明公开了一种稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤：

A）将镁、镁-钆中间合金、镁-钇中间合金、镁-钕中间合金、镁-镝中间合金以及镁-锆中间合金熔融制备得到稀土镁合金铸件；

B）将上述步骤A）得到的稀土镁合金铸件热处理后得到稀土镁合金。

优选的，所述镁-钆中间合金中，镁的质量百分比为70～90%，钆的质量百分比为10～30%；所述镁-钇中间合金中，镁的质量百分比为70～90%，钇的质量百分比为10～30%；所述镁-钕中间合金中，镁的质量百分比为70～90%，钕的质量百分比为10～30%；所述镁-镝中间合金中，镁的质量百分比为70～90%，镝的质量百分比为10～30%；所述镁-锆中间合金中，镁的质量百分比为60～80%，锆的质量百分比为20～40%。

优选的，所述步骤A）具体为：

A1）在保护气的作用下，将镁、镁-钆中间合金和镁-钕中间合金熔融，得到第一熔体；

A2）向上述第一熔体中加入镁-钇中间合金、镁-镝中间合金和镁-锆中间合金，升温并通入氩气，得到第二熔体；

A3）将步骤A2）得到的第二熔体恒温静置后，再降温进行浇铸，得到稀土镁合金铸件。

优选的，所述熔融的温度为750～770℃。

优选的，所述升温的温度为775～790℃，所述通入氩气的时间为15～35分钟。

优选的，所述静置的时间为10～30分钟，所述降温的温度为730～750℃。

优选的，所述步骤B）的具体步骤为：

B1）将所述稀土镁合金铸件在第一温度下恒温1～3小时，再升至第二温度下恒温7～9小时，最后在室温下冷却22～26小时；

B2）将步骤B1）处理过的稀土镁合金铸件在第三温度下恒温46～50小时后，在室温下冷却后得到稀土镁合金。