[发明专利]一种低成本高强耐热镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低成本高强耐热镁合金及其制备方法，属于工业用镁合金的范畴。该镁合金中，Sn的含量为5～15wt％，Zn的含量为2～7wt％，其余为Mg。其制备方法包括备料；预热炉、熔化炉升温；预热纯镁锭、纯Sn锭和纯Zn锭；在保护气体的保护下或者覆盖剂的保护下分批熔化预热纯镁锭；将预热后的Sn锭和Zn锭没入镁熔液中熔化，使其均匀分布在镁熔液中；将镁合金熔液浇铸成铸锭或铸件；或者进行连续或半连续铸造成铸锭后再进行轧制/挤压/拉拔/锻造等工艺变形加工成板材、管材、型材、棒材、线材以及各种锻件；或者进行挤压铸造或压铸成铸件。本发明的镁合金能满足较高力学性能和高温抗蠕变性能的要求，且成本低。

技术领域

本发明涉及一种低成本高强耐热镁合金及其制备方法，具体涉及一种Mg-Sn-Zn合金及其制备方法，属于工业用镁合金的范畴。

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料，具有比强度比刚度高、阻尼减振、电磁屏蔽、易于加工成形、可以回收再利用等优点，镁合金是汽车、轨道交通、电子通讯、航空航天及国防军工等领域的重要材料。随着镁合金在汽车上应用的不断拓展，如从原先的变速箱壳体、仪表盘、车门等一般零部件向发动机支架、活塞、轮毂等重要位置的结构件和功能件发展，人们也在开发满足各种不同要求的镁合金，如高强高韧耐热镁合金、高温抗蠕变镁合金等。

传统的镁合金如AZ91D、AM60B、AZ80、AZ31、ZK60等获得了广泛的应用，依然是目前应用量最大的几种镁合金。但是这些合金都具有某些缺点，例如在200℃以上温度的强度(≤100MPa)和抗蠕变性能非常低。这些年新开发的VW75、WE71等稀土镁合金，虽然具有非常高的高温力学性能，但由于含有大量的稀土金属(总量大于13％)，导致该类镁合金的成本也非常高，制约着镁合金的推广应用。总之，传统镁合金材料的牌号、品种规格少，综合性能与相应的铝合金相比尚存在较大差距，制约着镁合金在上述领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本高强耐热镁合金，具体为一种Mg-Sn-Zn合金。它能满足较高力学性能和高温抗蠕变性能的要求，具有比现有稀土镁合金如VW75、WE71低得多的成本。

本发明的另一个目的是提供一种低成本高强耐热镁合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种低成本高强耐热镁合金，该镁合金的成份含量为：Sn的含量为5～15wt％，Zn的含量为2～7wt％，并且，其中Sn和Zn的总含量为8～19wt％，其余为Mg。

优选的，镁合金中，Sn的含量为7～14wt％，Zn的含量为3～5wt％。

优选的，镁合金中，Sn和Zn的总含量为10～17wt％。

锡元素在镁合金中的作用以及机理如下：

1、根据Mg-Sn、Sn-Zn二元相图，合金元素Sn、Zn与Mg都能生成稳定的金属间化合物，而合金元素Sn与Zn之间不生成金属间化合物，本发明的Mg-Sn-Zn合金具有Sn和Zn的协同强化潜力，即通过“固溶+沉淀”处理，可以生成Mg₂Sn、MgZn两种强化相。

2、Sn在аMg中的最大固溶度为14.5wt％(原子百分比为3.35)，沉淀强化相Mg₂Sn的熔点高达770.5℃，远高于稀土镁合金的强化相熔点(比如Mg₅Gd为658℃，Mg₂₄Y₅为605℃)。按照镁合金的沉淀强化理论，沉淀强化相熔点越高，表明该强化相软化的温度越高，该镁合金材料的软化温度就越高，使得该镁合金材料可以在更高温度服役或者应用。