[发明专利]一种低成本高室温塑性变形镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本高室温塑性变形镁合金，其原料按包括：Bi、Ca、Y、Mg。本发明还提出了低成本高室温塑性变形镁合金的制备方法，包括如下步骤：将纯Bi、Mg‑Ca中间合金和Mg‑Y中间合金预热处理制得预制料；在保护气下，将Mg锭加入熔炼炉中熔化后，加入预制料，升温、熔炼、搅拌后，进行精炼除气处理；调节熔炉温度并保温处理后，除去表面浮渣，经浇注成型制得铸态镁合金；将铸态镁合金固溶、淬火处理后，铸锭切割成坯料，再经挤压变型制得低成本高室温塑性变形镁合金。本发明的镁合金的室温塑性变高，室温延伸率增大，制备工艺简便、成本低廉，易实现量产。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种低成本高室温塑性变形镁合金及其制备方法。

背景技术

21世纪的资源短缺及环境恶化成为影响人类社会可持续发展的首要问题。相对于日渐枯竭的多种金属矿产资源而言，镁以其丰富的储量更具潜力。镁密度约为1.74g/cm³，是铝合金的2/3，钢铁的1/4，是可用最轻的商用金属结构材料。同时其具有比强度比刚度高，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，可回收等优点，在汽车、电子、电器、交通、航空航天等领域具有广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的轻量化金属结构材料，同时具备可降解生物医用材料和空气/二次电池功能材料的前景，被誉为本世纪的绿色工程材料。但是其绝对强度较低、耐蚀性差、室温成形能力差等原因大大限制了镁及其合金进一步广阔的应用。

特别是由于镁及其合金的晶体结构为密排六方，低温(＜220℃)条件下主要为基面滑移，滑移系少导致其塑性不佳，且易在挤压或轧制变形等过程中形成纤维织构或板织构，进一步降低其塑性变形能力。一般而言，密排六方金属只有在较高温度下柱面滑移和锥面滑移系才能够启动，从而改善其塑性。但温度太高往往导致镁合金晶粒粗化，恶化合金的力学性能，同时也提高了合金加工成本。开发室温或较低温度下具有优异塑性能力的镁合金不但有利于提高镁合金性能，还能同时降低生产的能耗成本，极大推进镁及其合金作为新型绿色材料在汽车、轨道交通、航空等领域的广泛应用。因此，开发高室温塑性的镁合金对于进一步拓展镁合金的应用领域具有重要意义，近年来制备高室温塑性镁合金成为国内外研究热点并有一些高室温塑性镁合金被陆续开发出来。

中国专利CN101381831A公开了一种高塑性镁合金，该合金中镁、锌、锆的比例分别为80-83％、12-15％、2-8％，以及占质量比为23-27％的锂、占总质量比7-9％的锰、占总质量比4-6％的钇。通过熔炼、热处理和挤压，制得合金室温延伸率42-49％。但该合金含有大量的锂，熔炼过程需先抽真空或通氩气保护，同时严格控制含氧量；另一方面该合金中有大量的稀土元素钇和锂，造成合金成本昂贵。

中国专利CN102925771A公开了一种高室温塑性镁合金材料及其制备方法：按质量百分比Li：1.0-5.0％，Al：2.5-3.5％，Zn：0.7-1.3％,Mn：0.2-0.5％，杂质≤0.3％，镁为余量。通过将配方的纯锂和AZ31镁合金再抽真空并通入惰性气体的条件下熔炼制得，所得合金室温下延伸率在14-31％之间。同样该合金熔炼工艺复杂，且整体室温延伸率仍然偏低。

中国专利CN 16166997A公开了一种含稀土钇的高塑性镁合金，由Mg、Zn、Zr、Y组成，其各组分质量百分比为Zn：5.0-8.5％，Zr：0.6-0.8％，Y：0.7-2.0％，剩余部分为镁和不可避免杂质。挤压加工后，该合金室温延伸率可以达到18-21％，整体塑性仍然不高。

中国专利CN102061414A公开了一种高塑性镁合金及其制备方法，其成分为：Al：0.5-2％，Mn：2％，Ca：0.02-0.1％，余量为镁，其室温延伸率可达25％。该发明合金成本虽较低，但延伸率仍偏低。

综上所述，这些已有相关高室温塑性发明所具有的室温塑性仍偏低，不能满足消费电子、汽车等行业对镁合金低成本、易加工、高性能的要求，目前迫切需要开发出优异室温塑性的镁合金材料，具有重大的经济和社会意义。

发明内容