[发明专利]一种Mg-Zn-RE-Zr系镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属合金技术领域，尤其涉及一种Mg-Zn-RE-Zr系镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是一种轻质的金属结构材料，具有密度低，比强度和比刚度高，阻尼性能好，电磁屏蔽效果好，铸造性能优良，加工性能好等优点，镁合金在航空航天、汽车工业和3C行业都有广泛的应用前景。

镁合金按照成分的不同可分为Mg-Al系列合金、Mg-Mn系列合金以及Mg-Zn-Zr系列合金，其中Mg-Zn-Zr系列合金是一种高强高韧镁合金，其性能优于其他两个系列的合金。通过向Mg-Zn-Zr系列合金中添加稀土元素Y或者富Y稀土化合物，可以进一步提高Mg-Zn-Zr系列合金的综合性能，如MB25合金和MB26合金，特别是MB26合金，不仅具有较高的抗拉强度(≥360MPa)、屈服强度(≥310MPa)和延伸率(≥13％)，而且成本较低。MB26合金随着Zn含量的增加，抗拉强度和屈服强度随之提高，延伸率略有下降，但是随着Zn含量的增加会降低合金固凝固过程中固相线的温度，尤其是Zn含量大于4.5wt％时，MB26合金的铸造工艺性能较差，容易产生疏松和热裂；而且稀土元素Y或者富Y化合物的加入，使合金凝固体的收缩量增加，铸造热应力急剧增大，导致MB26合金在铸造过程中容易产生各种铸造缺陷，特别是容易产生心部或边部的铸造裂纹；同时MB26合金凝固过程中合金内部发生的相变在增加合金抗拉强度和屈服强度的同时，也增加了晶界处微裂纹的形成，上述原因使现有技术提供的Mg-Zn-Zr系镁合金力学性能较差而且尺寸较小。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Mg-Zn-RE-Zr系镁合金及其制备方法，本发明提供的制备方法得到的Mg-Zn-RE-Zr系镁合金力学性能较好而且直径尺寸较大。

本发明提供了一种Mg-Zn-RE-Zr系镁合金的制备方法，包括以下步骤：

1)、将Mg源、Zn源、Y源、Gd源、La源和Zr源熔化、混合，得到合金液；

2)、将所述合金液进行浇铸，得到铸态合金，所述浇铸时的浇注温度为690℃～720℃，所述浇铸时的浇注速度为27mm/min～40mm/min，所述浇铸时的冷却速度为1.8K/s～15K/s；所述浇铸时的液穴深度为160mm～320mm；

3)、将所述铸态合金进行退火处理，得到Mg-Zn-RE-Zr系镁合金，所述退火处理的温度为230℃～320℃，所述退火处理的时间为8小时～12小时；

所述Mg-Zn-RE-Zr系镁合金包括：0.5wt％～1.2wt％的Y，0.4wt％～0.7wt％的Gd，0.2wt％～0.6wt％的La，4.5wt％～6.4wt％的Zn，0.4wt％～0.7wt％的Zr，杂质元素总量＜0.05wt％，余量为Mg。

优选的，所述步骤2)中的浇注温度为700℃～710℃。

优选的，所述步骤2)中的浇注速度为30mm/min～36mm/min。

优选的，所述步骤2)中的冷却速度为3K/s～10K/s。

优选的，所述步骤2)中的液穴深度为200mm～280mm。

优选的，所述步骤3)中退火处理的温度为260℃～300℃。

优选的，所述步骤1)具体为：

在第一温度下，将Mg源和Zn源熔化，得到第一混合金属液，所述第一温度为670℃～730℃；

在第二温度下，将所述第一混合金属液和Y源、Gd源、La源混合，得到第二混合金属液，所述第二温度为740℃～780℃；

在第三温度下，将所述第二混合金属液和Zr源混合，得到合金液，所述第三温度为760℃～820℃。

优选的，所述步骤1)得到合金液后还包括将所述合金液进行静置，所述静置的温度为720℃～780℃。

本发明提供了一种Mg-Zn-RE-Zr系镁合金，包括0.5wt％～1.2wt％的Y，0.4wt％～0.7wt％的Gd，0.2wt％～0.6wt％的La，4.5wt％～6.4wt％的Zn，0.4wt％～0.7wt％的Zr，杂质元素总量＜0.05wt％，余量为Mg。

优选的，包括：0.54wt％～0.73wt％的Y，0.46wt％～0.62wt％的Gd，0.23wt％～0.42wt％的La，4.8wt％～5.2wt％的Zn，0.43wt％～0.54wt％的Zr，杂质元素总量＜0.05wt％，余量为Mg。