[发明专利]一种镁-锂-铝-钕合金

说明书

技术领域

本发明属于镁合金领域，涉及一种新型镁-锂-铝-钕合金。

背景技术

镁合金综合性能优异，用途广泛，但是镁合金呈密排六方结构(HCP)，其室温塑形、强度等力学性能较差。

为提高镁合金的塑形，通常向镁合金基体中加入锂元素，金属锂的密度为0.534g/cm³，低于镁，可以进一步降低合金的密度；而且当合金中锂含量在5.3-10.7％(重量比)时，镁合金产生相变，以α-Mg和β-Li双相形式存在。由于β-Li相为体心立方结构(BCC)，其室温可开动的滑移系多，塑性明显优于密排六方结构(HCP)的α-Mg相，因此加入适量的锂后镁合金的塑形可以得到明显提高。

然而，Mg-Li合金虽然密度低，塑形较好，但强度等综合力学性能不足，在工业生产及高新技术领域的应用仍然受到限制；因此，需要开发一种新型超轻、高强、高塑，镁锂合金。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁-锂-铝-钕合金。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种镁-锂-铝-钕合金，按质量计由以下组分组成：

Li：8.97-9.36％；

Al：3.2-3.45％；

Nd：0.4-2.75％；

不可避免杂质≤0.3％；

其余为镁。

作为本发明镁-锂-铝-钕合金的优选，该镁合金按质量计由以下组分组成：

Li：9.10-9.15％；

Al：3.32-3.41％；

Nd：0.88-1.36％；

不可避免杂质≤0.3％；

其余为镁。

作为本发明镁-锂-铝-钕合金的优选，所述镁合金由以下方法制得：

a、按所述配比选取原材料并混合熔炼、除杂得到合金熔体；

b、水冷步骤a所得合金熔体得到铸态镁合金；

c、将步骤b的铸态镁合金升温至250-300℃并保温8-10小时；

d、250-300℃挤压加工步骤c热处理后的镁合金得成品。

作为本发明镁-锂-铝-钕合金的优选挤压加工过程中挤压桶温度为250-300℃，挤压模具温度为270-320℃，挤压比为20-30，挤压速度为1-2m/min。

本发明的有益效果在于：

本发明向Mg-Li合金中加入一定量的稀土Nd，熔炼时Nd在固液界面前富集，产生成分过冷，抑制晶粒长大，从而细化晶粒；本发明进一步向合金中加入适量的Al，熔炼过程中Al与Nd形成高熔点、高热稳定性的Al₂Nd和Al₁₁Nd₃化合物相，该相在热加工过程中钉扎晶界和位错，阻碍动态再结晶晶粒的长大，使晶粒得到进一步细化；本发明进一步将Li元素的含量优化为9.10-9.15％，此时Li元素在Mg合金中以α-Mg和β-Li双相形式存在，其中的β-Li相延伸率好，可塑性强，但强度低，而α-Mg相强度比β-Li相高，本发明通过调节Li元素含量，使合金中α-Mg相成为β-Li相的强化相，同时还可以充分利用β-Li相的高塑性；本发明的镁合金熔炼后采用水冷的方式快速冷却，有助于快速形核、可抑制晶粒长大，且避免成份偏析，使得Al₂Nd和Al₁₁Nd₃化合物相均匀分布在晶界和晶内，增强其位错钉扎效果；本发明进一步优化了挤压加工时的加工温度、挤压速度、挤压比等加工参数，对于获得本发明具有优异性能的镁合金同样至关重要。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1是实施例1、2、3、4、5及对比例1的X-射线衍射图谱；

图2是对比例1镁合金铸态组织金相照片；

图3是实施例1镁合金铸态组织金相照片；

图4是实施例2镁合金铸态组织金相照片；

图5是实施例3镁合金铸态组织金相照片；

图6是实施例4镁合金铸态组织金相照片；

图7是实施例5镁合金铸态组织金相照片；

图8是实施例3镁合金铸态微观组织扫描电子显微镜照片；

图9是图8中A点的化学元素EDS能谱图；

图10是对比例1镁合金挤压态组织金相照片；

图11是实施例3镁合金挤压态组织金相照片；

图12是实施例3镁合金挤压态拉伸断口扫描形貌照片。

具体实施方式