[发明专利]一种含银稀土高强耐热镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含银稀土高强耐热镁合金及其制备方法，属于合金材料技术领域。

背景技术

镁合金是目前比较轻的金属材料，具有较高的比强度和比刚度，良好的抗磁性、电负性、导热性、消震性和切削加工性能等优点，但是，镁合金强度的不足和耐热性的不佳严重阻碍了镁合金在航空航天、军工及其它行业中替代铝合金等材料的步伐。

现有的耐热镁合金的性能无法超过铝合金，一方面与镁的本身性能有关，另一方面是镁材料的耐热性能有待发掘。现有的耐热镁合金主要从限制位错运动和强化晶界入手。主要通过下述手段来实现提高镁合金热强性和高温蠕变抗力的目的：(1)引入热稳定性高的第二相；(2)降低元素在镁基体中的扩散速率；(3)改善晶界结构状态和组织形态。在所有合金元素中，稀土是提高镁合金耐热性能最有效的合金元素，主要原因是合适的稀土元素在镁合金中除了除气、除杂、提高铸造流动性、耐蚀性能外，同时大部分稀土元素在镁中具有较大的固溶度极限,而且随温度下降,固溶度急剧减少,可以得到较大的过饱和度,从而在随后的时效过程中析出弥散的、高熔点稀土化合物相。稀土元素不仅可以细化晶粒、提高室温强度，而且分布在晶内和晶界(主要是晶界)的弥散的、高熔点稀土化合物，在高温时仍能钉扎晶内位错和晶界滑移，从而提高了镁合金的高温强度，同时RE(其中RE为稀土元素)元素在镁基体中的扩散速率较慢，这使得Mg-RE合金适于在较高温度环境下长期工作。例如Mg-Gd系合金是重要的耐热合金系,具有较高的高温强度和优良的蠕变性能，当前于200～300℃下长期工作的镁合金零部件均为Mg-RE系合金。但是现有的耐热合金中稀土(主要是重稀土Gd)的含量普通偏高，导致了耐热镁合金的价格昂贵，一定程度上影响了其推广应用，且现有的主要考虑到稀土元素对镁的强化作用，更多的考虑稀土元素在镁中的固溶化强度和细化效果。如中国专利申请(公开号：CN1962914A)公开了一种含稀土铸造镁合金，该稀土铸造镁合金包括6wt％～15wt％Gd；2wt％～6wt％Sm；0.35wt％～0.8wt％Zr；余量为镁及杂质，杂质Si、Fe、Cu和Ni的总含量小于0.02％。其虽然具有一定的耐热性，但其随着温度的升高耐热强度也随着降低，高温时强度效果不佳。又如中国专利(授权公告号：101532106B)公开了一种耐热铸造稀土镁合金，该镁合金包括7～14％Gd，2～5％Y，0.3～5％，Sm，0.2～0.6％Zr，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.02％，余量为Mg。其虽然具有较好的耐热性能，但其中的重稀土元素Gd的含量过高(最高达到14％)导致成本过高的问题，且其主要是利用Gd在镁中的固溶体中的时效强化和固溶强化效果，并通过加入的稀土Y和Sm与镁形成的平衡相，从而达到室温及高温力学性能的强化效果，整体的稀土用量过高，不利于降低成本等问题。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的问题，提供含银稀土高强耐热镁合金及其制备方法，解决的技术问题实现合金高温时强度性能高的效果。

本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种含银稀土高强耐热镁合金，该镁合金包括以下成分的质量百分数：

Gd：6.0wt％～10wt％；Sm：2.0wt％～4.0wt％；Nd：0.5wt％～2.5wt％，Ag：0.3wt％～1.5wt％；Zr：0.4wt％～0.8wt％；余量为Mg。