[发明专利]一种多元耐热镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐热镁合金材料领域，尤其是一种多元耐热镁合金及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，以汽车为代表的交通工具需要通过减轻车身的重量，来进一步研发燃料利用率更高的新产品。而镁合金作为一种新型的轻质金属材料其密度(比重)最小，比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，是工业材料中最轻的金属结构材料，被汽车制造厂家用来替代传统的铸铁，以实现减轻车身重量的目的。但镁合金的用途还是远不及铝合金，其原因之一是它的耐热性能差，当环境温度超过120℃后，一般的镁合金的强度陡然下降，限制了它在许多工业设备和产品上的应用。虽然在20世纪中后期相继出现了一些性能很高的耐热镁合金，但是这些合金的成份中都含较高比例的贵重元素，致使合金的成本很高，因而，急需一种耐高温性更加优良的镁合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低，具有良好力学性能的多元耐热镁合金及其制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种多元耐热镁合金及其制备方法，按照重量百分比含量含有：Al：4.1-5.2%，Cu：3.2-4.2%，Mo：0.5-1.7%，Ni：0.1-0.7%，Ti：1.0-1.2%，Pr：0.1-0.45%，V：0.34-0.75%，Sn：2.3-4.3%，Be：1.4-1.6%，Sr：3.3-3.7%，Os：0.1-0.5%， La：0.5-0.7%，Ho：0.8-1.0%，余量为Mg。

所述耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤： 

(1)原料准备：按照重量百分比含量进行原料准备，所述原料为纯Mg锭、Mg-Cu中间合金、纯Al锭、纯Mo、Al-Ni中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Pr中间合金、Mg-V中间合金、Mg-Sn中间合金、纯Be、Al-Sr中间合金、Al-Os中间合金、纯La、Al-Ho中间合金；

(2)熔炼：在电阻炉中加入纯Mg锭、纯Al锭、纯Mo、纯Be、纯La，然后给电阻炉升温，当加入的上述金属快熔化时充入CO2/SF6混合气体保护，当电阻炉温度升至780-800℃时，加入Mg-Cu中间合金、Al-Ni中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Pr中间合金、Mg-V中间合金、Mg-Sn中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Os中间合金、Al-Ho中间合金，待所有原料完全熔化后进行搅拌，使合金成分均匀，并在740-760℃静置保温30分钟后，得合金液；

(3)检样：用所得合金液浇铸一小块样品，检测熔炼质量，如果质量合格，将所述合金液调温到720-730℃扒渣，然后进行浇铸，如果质量较差，则再进行精炼处理；

(4)精炼：将熔炼炉温度升至790～810℃对合金进行精炼，边搅拌边加入耐热镁合金精炼剂，精炼时间为8-10分钟，精炼完后在740～750℃保温静置5～8分钟，除杂质；

(5)制坯件：将熔融的镁合金精炼料浇铸到预热温度为300～380℃的铁模具中，浇铸温度为720～730℃；铸件规格为Ф50～Ф80cm，长度≥500cm；将铸件在440-460℃温度范围内进行24～28小时的固溶处理，然后进行水淬，将淬火后的铸件放入到230℃的电阻炉中人工时效36小时，制得镁合金坯件；

(6)变形处理：a.高温锻造开坯：加热坯料至温度为460～480℃保温3～6h；进行两向锻造开坯，锻造成厚度为70-90mm的厚板；道次压下量为30%～50%，每5-8道次锻造后退火2h，退火温度为460～470℃；b. 加热轧辊至温度为410-420℃；c. 加热厚板至温度为500-520℃，保温40-50分钟后，采用多道次小变形量的方法将厚板轧制成12～18mm薄板，轧辊速度为0.7～1.0 m/s；每道次轧制压下量为20%～30%，每道次轧制后回炉退火，退火温度为460～470℃，退火时间为40～50分钟；

(7)轧后热处理：将轧后的薄板进行时效处理，所述的时效处理工艺为：时效温度为260-280℃，保温时间为40-50h；再在240-280℃进行第二次时效处理，时效时间为38-40h。

进一步地，Al：4.1%，Cu：3.2%，Mo：0.5%，Ni：0.1%，Ti：1.0%，Pr：0.1%，V：0.34%，Sn：2.3%，Be：1.4%，Sr：3.3%，Os：0.1%， La：0.5%，Ho：0.8%，余量为Mg，余量为Mg。

进一步的，所述耐热镁合金精炼剂的组成为：30%碳酸钙，20%碳酸锰，50%碳酸镁。