[发明专利]一种高塑性耐热镁合金

说明书

技术领域

本发明属于镁合金材料技术领域，具体涉及一种高塑性耐热镁合金。

背景技术

镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有比重小（1.75～1.85×10³kg/m³，约为铝的64%,钢的23%)、易于铸造、比刚度高、阻尼性和切削加工性好、冲击功吸收大，以及易回收利用等优点，被认为是一种有效减轻质量、节约能源、有利于可持续发展的理想材料。广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。但是，由于镁合金的强度不高，耐热性能差，限制了其应用范围。因此，提高镁合金的强度和耐热性，使其具有良好的综合性能，是新型镁合金开发的热点。

在镁合金的合金化研究中，添加的合金元素主要集中在铝、锌、硅、锶、铜、镍、锰、锆、钙、锂和铋，或者是钪、钇和稀土元素。其强化机理主要是固溶强化或与镁形成金属间化合物强化。Nd是提高镁合金强度的基本元素之一，可以与镁结合，生成Mg₁₇Nd相。Mg₁₇Nd相沿着晶界分布，其熔点可以达到548℃，能够有效地改善镁合金在高温下的蠕变抗性。Sn是提高镁合金耐热性能的另一种有利元素，而且价格低廉。Sn与镁反应生成具有较高的熔点（771.5℃）的Mg₂Sn相。Mg₂Sn相主要集中在晶界附近，在高温条件下，可以对晶界起到钉扎作用，阻止晶界滑移，提高镁合金的蠕变抗力。

目前，描述镁合金塑性文章有以下几篇：Mg-Re（Ce，Nd，Y）-Zn-Zr合金显微组织及力学性能研究；热处理对Mg-Nd-Zr挤压合金性能与组织的影响；Mg-Li-Al合金的力学性能和阻尼性能；超轻Mg-Li合金；变形Mg-Li-Al-Zn合金的组织与性能；轧制方式对AZ31镁合金薄板组织和性能的影响。其制备的镁合金塑性均在25%以上，最高可以达到52%。但是，其制备工艺均采用加大稀土元素含量，引入高熔点的元素Zr，或采用挤压的方法。其缺点是增加了制备的难度与工艺的复杂性。

本发明拟公开一种Mg-7Sn-5Nd系高塑性耐热镁合金，利用快速冷却的方法，通过添加Sn与少量Nd元素来细化晶粒，同时在合金中形成具有较高热稳定性的Mg₁₇Nd相与Mg₂Sn相，提高合金的耐热性能与塑性。合金塑性提高的原因是：加入的Sn、Nd等元素与Mg结合，生成尺寸细小的Mg₁₇Nd相与Mg₂Sn相。而细晶有利于激活新的变形机制，导致晶界滑动处产生新的流变过程，改善合金塑性，提高合金的延展性。其优点是，制备过程简单，且成本低廉，合金的塑性可以达到21.7%，强度可以达到320MPa。

发明内容

本发明提供一种高塑性耐热镁合金，其目的是克服现有技术的不足，制备出成本低、高塑性耐热镁合金，该合金在铸态下，塑性≥21.7%，强度≥320MPa。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高塑性耐热镁合金，其特征在于：所述合金的组分及质量百分比为Sn：1~7%；Nd：1～5%，余量为Mg和杂质。

杂质含量及质量百分比为Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%。

铸态下，镁合金的塑性≥21.7%，强度≥320MPa。

本发明通过添加少量的Nd元素，生成Mg₁₇Nd高温强化相，提高合金的耐热性能，降低镁合金的成本。

本发明通过添加廉价的Sn元素，分别与Mg反应生成Mg₂Sn高温强化相，提高合金的塑性与耐热性能，降低镁合金的成本。

本发明制备的高塑性耐热镁合金，在铸态下，塑性≥21.7%，强度≥320MPa。与现有的高塑性镁合金相比，本发明合金在室温下，具有具有良好的塑性；在高温下，具有良好的耐热性，且生产成本低，制备过程简单，可广泛应用于商业部件，包括汽车零部件、电子产品部件及航天航空用部件。

附图说明

图1为铸造状态下Mg-7Sn-5Nd合金的SEM照片。

图2为铸造状态下Mg-7Sn-5Nd合金的应力-应变曲线。

具体实施方式

本发明公开一种高塑性耐热镁合金，有良好的室温及高温性能，且生产成本低，效率高，可广泛应用于商业部件，包括汽车零部件、电子产品部件及航天航空用部件。