[发明专利]一种高强度、高塑性的双相(α+β相)镁锂合金材料及其制备方法有效
申请号: | 201811124944.4 | 申请日: | 2018-09-26 |
公开(公告)号: | CN109022985B | 公开(公告)日: | 2020-05-12 |
发明(设计)人: | 冷哲;蔡璐;周英棠;陈立桥;龙运前 | 申请(专利权)人: | 浙江海洋大学 |
主分类号: | C22C23/06 | 分类号: | C22C23/06;C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06 |
代理公司: | 杭州浙科专利事务所(普通合伙) 33213 | 代理人: | 吴秉中 |
地址: | 316000 浙江省舟山市普陀海*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 强度 塑性 合金材料 及其 制备 方法 | ||
本发明提供一种高强度、高塑性的双相(α+β相)镁锂合金材料及其制备方法,属于金属结构材料领域,该镁锂合金材料包含如下重量百分比的成分:Li:5.8‑10.3wt%,稀土元素:6.0‑9.0wt%,Co:3.0‑6.0wt%,Ca:0.5‑2wt%,其余为Mg和不可避免的杂质。其制备方法包括,将预热后的金属原料真空熔炼得到合金液,再浇铸到模具中冷却得到铸态镁锂合金;将所得到的铸态镁锂合金匀质化处理;将匀质化处理后的镁锂合金进行热挤压。本发明镁锂合金材料通过合理选择合金元素并控制其含量和配比,由真空铸造、匀质化处理、热挤压制备而成,具有高洁净、耐腐蚀、高强度和高塑性优势。
技术领域
本发明属于金属结构材料领域,具体涉及一种高强度、高塑性的双相(α+β相)镁锂合金材料及其制备方法。
背景技术
近年来,随着能源的日益匮乏以及传统制造业带来的严重环境问题,使得越来越多的研究者不得不把眼光放在能够轻量化、节能减排的金属结构件上。作为最轻的金属结构材料(密度1.4-1.6g/cm3),镁锂合金不仅具有高的比强度和比刚度,而且还具有减震降噪、电磁屏蔽以及抗高能粒子穿透等特点。近年来,凭借着独特的性能优势,镁锂合金在航空航天、武器装备、电子3C等领域中展现了广阔的应用前景。在镁中加入锂后(或镁合金),镁的结构存在着奇妙的转变。金属锂为体心立方(bcc)结构,锂的加入能降低密排六方结构(hcp)的镁晶格轴比c/a值,当锂的添加量超过一定值时,合金将转变为体心立方结构。在二元镁锂合金中,当锂的质量分数介于5.7%和10.3%之间时,合金则由密排六方的α相和体心立方的β相双相组成,与传统的密排六方晶格的镁合金相比,α+β双相镁锂合金因其特有的晶格结构特征而具有较好的塑性,如LA91、LZ91、LAZ933、LAZ931等,受到了科研工作者的广泛关注。然而,目前开发出的双相镁锂合金的强度都普遍偏低(在室温下屈服强度一般低于100MPa,抗拉强度一般也低于120MPa),有些情况下无法满足实际应用中对材料性能的需求,这大大限制了双相镁锂合金的进一步应用。因此,研究出兼具高强度和高塑性的双相镁锂合金对其实际应用具有重要的意义。
现有技术中关于镁锂合金的报道很多,如中国发明专利(公开号:CN103290284A)公开了一种高强度镁锂合金及其制备方法,该专利通过添加特定组成的RY、Zn等合金化元素形成金属间化合物来强化合金,制得的镁锂合金在室温下抗拉强度为220-260MPa,延伸率为15-25%。又如中国发明专利(公开号:CN103290286A)公开了一种铸态高强韧镁锂合金及其制备方法,该专利中通过复合添加Y和Nd两种元素提高镁锂合金的强度,制得的镁锂合金抗拉强度为215-255MPa,延伸率为12-17%。又如中国发明专利(公开号:106811640A)公开了一种新型超轻高强高塑镁锂合金及其制备方法,该专利通过合理选择合金元素,将长周期结构相引入高Li含量镁锂合金基体中,制备出抗拉强度为180-320MPa、延伸率大于40%、密度为1.1-1.6g/cm3的镁锂合金。但是这些镁锂合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率仍需要进一步提高,以便更好地推动镁锂合金材料合金的工程应用。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种通过合理选择合金元素并控制其含量和配比,使合金的基体为双相组织,同时将长周期结构相引入到镁锂合金基体中,具有高洁净、耐腐蚀优势的高强度、高塑性的双相(α+β相)镁锂合金材料。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为:
一种高强度、高塑性的双相(α+β相)镁锂合金材料,包括6.0-9.0wt%的稀土元素和0.5-2wt%的Ca元素。本发明该镁锂合金材料中Ca元素的添加会形成Mg与Ca的化合物,可以作为异质形核的核心或能够在结晶时减小合金的扩散速度,有利于晶粒的细化,同时Ca还可以促进长周期结构的形成,且能配合制备方法中的热挤压步骤促进更高体积分数长周期堆垛有序结构的生成,有效提高镁锂合金材料合金的强度、塑性和使用寿命;该镁锂合金材料基体为双相(α+β相)组织,具有高强度和高塑性的使用性能。
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