[发明专利]一种低成本高强阻燃变形镁合金

说明书

本发明提供了低成本高强阻燃变形镁合金及其制备和成型方法、镁合金件，基于该镁合金的总质量，该镁合金包括：铝3.0～3.8wt％；锰0.4～0.8wt％；钙1.2～3.0wt％；钇0‑0.6wt％；以及余量的镁。该镁合金不仅具有高的强度，特别是具有较高的屈服强度，不易变形，同时具有良好的阻燃性能，易于加工成型，具有明显的成本优势。

技术领域

本发明设计镁合金技术领域，具体的，涉及镁合金及其制备和成型方法、镁合金件。

背景技术

镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。镁合金质量轻，其密度只有1.7kg/m³，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域也有着广泛的应用空间，是一种非常具有应用前景的工程材料，特别是在节能减排方面具有很多其它材料无法替代的优势。但是，由于镁合金绝对强度较低，阻燃性能差等缺点限制了其在阻燃受力结构件上的应用。因而，目前的镁合金仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的以下发现而完成的：

镁合金具有质量轻、比强度和比刚度高，以及优良的消震性等特性，是非常有应用前景的工程材料，特别是在节能减排方面具有很多其它材料无法替代的优势。但由于镁合金绝对强度较低，阻燃性能差等缺点限制了其在阻燃受力结构件上的应用。为此，发明人进行了深入研究，研究发现，钙及钇在提高镁合金强度及阻燃性能方面具有显著的作用。具体的，钙元素的加入能够提高合金溶体凝固界面前沿的成分过冷度，促进形核，同时能够抑制合金热加工过程的再结晶，细化再结晶晶粒，另外，钙元素能够形成致密的氧化膜，阻碍合金溶体氧化燃烧，提高合金的阻燃性能。钇元素的加入能够提高合金溶体的致密度和结合力，增强合金相应的抗氧化性能。因此，通过控制铝和锰的含量，并适量的加入钙、钇等元素制备得到的镁合金不仅能够具备高的强度和优良的阻燃性能，而且易于加工成型，具有明显的成本优势。

为此，本发明的一个目的在于提出一种具有高强度、优良阻燃性能、易于加工成型或具有明显成本优势的镁合金。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种镁合金。根据本发明的实施例，基于镁合金的总质量，所述镁合金包括：铝3.0～3.8wt％；锰0.4～0.8wt％；钙1.2～3.0wt％；钇0-0.6wt％；以及余量的镁。发明人意外的发现，钙元素的加入提高了合金熔体凝固界面前沿的成分过冷度，促进形核；同时，钙元素能够抑制合金热加工过程的再结晶，细化再结晶晶粒；另外，钙元素能够形成致密的氧化膜，阻碍合金熔体氧化燃烧，提高合金阻燃性能。钇能提高合金熔体的致密度和结合力，增强合金相应的抗氧化性能。通过控制铝、锰的含量，并适当加入钙、钇等元素制备得到的镁合金不仅具有高的强度，特别是具有较高的屈服强度，不易变形，同时具有良好的阻燃性能，且加工工艺简单，易于成型，具有明显的成本优势。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种制备镁合金的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：对原料组合物进行熔炼，得到镁合金，其中，所述原料组合物为铝、锰、钙和镁的混合物或者铝、锰、钙、钇和镁的混合物。发明人发现，该方法可以快速、便捷的制备出上述具有高强度和优异阻燃性能的镁合金，操作简单，同时制备成本也较低。

在本发明的又一个方面，本发明提供了一种镁合金成型的方法。根据本发明的实施例，所述镁合金为上述的镁合金，或是通过上述方法制备的。所述成型方法为轧制成型或挤出成型。发明人发现，通过轧制成型或挤出成型可以有效、快速的将上述镁合金铸锭进行成型，步骤简单，易于成型，轧制或挤出速率较快，大大提高了效率，同时节省了成本。