[发明专利]一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Mg‑Al‑Sn‑Sb镁合金及其制备方法，属于轻金属材料技术领域。一种Mg‑Al‑Sn‑Sb镁合金，质量百分比组成为：Al：8.0‑10.5%，Sn：2.0‑5.5%，Sb：0‑1.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。本发明Mg‑Al‑Sn‑Sb镁合金在挤压态和时效态下均具有较好的强度和耐热性能，不含贵重金属元素，且具有良好的挤压性能和成型性能，本发明制备工艺简单，易操作；所采用的设备如真空感应熔炼炉、热挤压机等均为现代化通用设备，具有可复制性强的特点。

技术领域

本发明属于轻金属材料技术领域，涉及一种镁合金，特别涉及一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为质轻减震的金属结构材料，具有比刚度高、抗震性好、比强度高、电磁屏蔽性能优异、可回收性好等多种独特的优异性能，跟复合材料，涂层以及塑料材料相比，镁可用于工程结构材料，且镁是绿色的工程材料，对环境友好。汽车所用燃料60%消耗于汽车自重，汽车质量每降低100公斤，每百公里油耗可减少0.7升，因此，汽车轻量化成为汽车节能减排最主要的途径，镁合金在汽车、电子工业、航空航天等领域有广阔的应用前景。镁在地壳和海水中的含量十分丰富，自本世纪初皮江法炼镁技术在我国推广应用以来，原镁产量迅速增长，但目前一半以上的原镁仍主要用于铝的合金元素、钢铁脱硫、金属钛还原等初级阶段。用于镁合金挤压、板材、铸件等深加工镁合金产品的比例有待提高，因此，镁合金的开发和应用具有很大的发展潜力。在实际生产需求的推进下，随着汽车工业、通讯电子业等领域对镁合金需求的迅速增加，已开发出很多种类的镁合金，如高强镁合金、耐热镁合金和超轻镁合金等。随着科技的快速发展和生产测试技术的提高，现有的镁合金材料在应用方面面临着各种新的挑战。

近些年，Mg-Al-Sn 三元系由于具有较低的层错能而期望能成为一种性能优良的新型镁合金，因此成为镁合金研究的热点。同在2011年就有两位学者进行了这方面的研究，美国A.Luo对Mg-Al-Sn铸态合金进行了组织和机械性能研究（A. A. Luo, Fu, P., Peng,L., Kang, X., Li, Z. and Zhu, T. Solidification Microstructure and MechanicalProperties of Cast Magnesium-Aluminum-Tin Alloys[J]. Metallurgical andMaterials Transactions A, 2011, 43(1):360-368.），结果表明：室温下，Mg-Al-Sn合金的屈服强度随着合金(Al和Sn)含量的增加而增加，合金Mg-9Al-5Sn的屈服强度最高为127MPa；而极限抗拉强度随合金含量的增加则变化不明显，这与合金含量延展性的降低限度存在主要关系，其中，Mg-Al-Sn铸态合金的室温性能最好的是成分为Mg-5Al-1Sn的合金，抗拉强度为179MPa，而随着合金含量的增加，Mg-9Al-5Sn合金的抗拉强度仅有149MPa。在同一年，吉林大学的刘俊岭也对Mg-Al-Sn系镁合金铸态组织和力学性能进行了研究（刘俊岭.Al、Sn含量对Mg-Al-Sn系镁合金铸态组织和力学性能的影响[D],吉林大学, 2011年.），研究显示：当Al含量达到8wt%，Sn达到1~2wt%时，合金具有极限抗拉强度280Mpa；当Al达到6wt%，Sn达到2~3wt%时，合金具有优良的综合力学性能，抗拉强度则为260Mpa。上述研究表明Mg-Al-Sn系镁合金中合金元素的含量变化对合金应变性能具有明显的影响，然而随着科技的快速发展，上述镁合金的应变性能已无法满足目前更高的应用需求。其中，耐热就成为当前镁合金应用的一个基本要求。耐热镁合金从最初的Mg-Al，发展到Mg-RE系，耐热性能一定程度上得到较大提高，但稀土元素的成本高、资源日渐减少，迫使我们寻找更为合适的元素取代稀土元素。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的一个技术问题是提供一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金，提高镁合金的变形性能。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的方法。