[发明专利]一种含稀土元素的高强高阻尼镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种高阻尼镁合金，特别是指一种含稀土元素的高强高阻尼镁合金，可满足高阻尼性能要求的轻质材料或零部件制造的要求。属于有色金属材料制备技术领域。

背景技术

近年来，国防工业和民用工业领域的发展对减振降噪技术都有十分迫切的需求。在国防工业中，火箭、卫星失效分析结果表明，约2/3的故障与振动和噪音有关；飞机在长期使用的过程中，由于振动常出现方向舵、机尾罩萌生裂纹、空速管断裂等问题，严重影响飞机的可靠性和使用寿命；海军舰船及潜艇振动源的减振降噪对其隐蔽性和提高生存能力的作用十分关键。在民用工业领域中，轻质减振结构材料用于汽车等壳体可降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。阻尼合金是解决振动和噪音的最主要手段，阻尼(内耗)是指材料在振动中由于内部原因引起机械振动能消耗的现象。

高阻尼金属的阻尼值标准为Q^-1≥0.01。纯镁与振幅无关的阻尼值Q^-1约为0.01，已达到高阻尼合金的标准。但纯镁综合性能的不足大大限制了它的应用范围，合金化是提高镁合金综合性能的重要技术方向。含Al、Ni、Si等元素的二元镁合金铸态的阻尼性能优于纯镁，报道的Mg-0.5％(wt.％)Al合金与振幅无关的阻尼性能Q^-1约为0.01，而应变超过合金的临界应变振幅后，Mg-0.5％(wt.％)Al合金的阻尼值甚至达到0.3，这远远大于高阻尼金属的标准，其阻尼值增长的速度远远超过纯镁阻尼值的增长速度。Mg-5％(wt.％)Ni与振幅无关的的阻尼性能为Q^-1为0.035，当应变超过合金的临界应变振幅后，Mg-5％(wt.％)Ni合金阻尼值升高的速度与纯镁几乎一样；Mg-0.5％(wt.％)Si合金与纯Mg的阻尼性能相差不大，均大于0.01，当应变超过合金的临界应变振幅后，Mg-0.5％(wt.％)Si合金阻尼值增长的速度比纯镁快；美国研制成功的K1A(Mg-0.7wt.％Zr)阻尼镁合金其阻尼性能不仅高于常用的铝合金，甚至比灰口铸铁还高。纯镁合金的抗拉强度为76MPa，屈服强度为18MPa，延伸率为4％；Mg-0.5％(wt.％)Al合金的抗拉强度为109MPa，屈服强度为19MPa，延伸率为5.2％；Mg-0.5％(wt.％)Si合金的抗拉强度为136MPa，屈服强度为37MPa，延伸率为8.7％；Mg-0.7wt.％Zr抗拉强度为175MPa，屈服强度为60MPa。虽然纯镁及一些二元镁合金的阻尼性能优异，但他们共同的缺点是力学性能较低，达不到实际对综合力学性能的需求。

多元镁合金如Mg-11Li-3Al合金强度为138MPa，伸长率为45％，阻尼性能Q^-1高达0.01；Mg-Cu-Mn系合金是近年来开发出来的新型高强度高阻尼镁合金。Mg-3wt％Cu-1wt％Mn烧结态合金的抗拉强度达到291MPa，当应变振幅为4×10^-4时其阻尼性能超过纯镁，Q^-1达到0.015，但其烧结态性能不稳定，且制备工艺复杂，因此很难实现工业化生产。

通过合金化，能够使得镁合金不仅能够满足高阻尼性能需求，同时具有较高的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理的含稀土元素的高强高阻尼镁合金，本发明合金铸件经固溶淬火、人工时效后，合金具有高的强度、较好的阻尼性能，该合金可满足高阻尼要求的轻质材料或零部件制造的需求。

本发明一种含稀土元素的高强高阻尼镁合金，包括下述组分，按质量百分比组成：

钆(Gd)   5.0-9.0％；

钇(Y)    1.0-4.0％；

锡(Sn)   0.5-5.0％，余量为镁，各组分质量百分之和为100％。

本发明一种含稀土元素的高强高阻尼镁合金，包括下述组分，按质量百分比组成：

本发明一种含稀土元素的高强高阻尼镁合金，包括下述组分，按质量自分比组成：

本发明一种含稀土元素的高强高阻尼镁合金，包括下述组分，按质量百分比组成：

本发明一种含稀土元素的高强高阻尼镁合金，包括下述组分，按质量百分比组成：

活性元素X0-1.0％，余量为镁，各组分质量百分之和为100％。