[发明专利]一种室温高塑性镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开一种具有优异室温塑性的镁合金及其制备方法，属于(金属材料)镁合金技术领域。所述镁合金包含如下成分：2‑7wt.％Bi,1.5‑4wt.％Y,且Bi/Y比值为1.3‑2，Y含量≥1.5％，0.05～0.15wt％Mn，余量为Mg。其主要制备步骤包括熔炼、热处理和变形加工。该合金在室温下延伸率可以达到41％以上，展现出优异的室温塑性，是一种潜在的可用于进一步室温塑性加工或超塑性成型技术加工的镁合金材料；此外，该合金在浇铸和热处理过程中表现出优异的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及金属材料和金属材料加工领域，特别涉及一种Mg-Bi-Y-Mn高塑性阻燃镁合金及其制备方法；该合金在室温下有优异的塑性，可作为低温大塑性变形镁合金的坯料，以及潜在的耐热镁合金材料，应用前景广阔，属于镁合金技术领域。

背景技术

能源、材料和信息是人类社会发展的三大支柱，随着铁矿石等资源的日趋紧消耗，以及节能减排形势的日益严峻,开发和利用资源丰富的镁基材料是必然趋势。在金属材料中，镁密度约为1.74g/cm3，是铝合金的2/3，钢铁的1/4，镁合金具有密度小,比强度、比刚度较高,电磁屏蔽效果佳,阻尼减震性好,容易回收再利用等一系列优点,被誉为“二十一世纪绿色金属工程材料”,在航空航天、武器装备、电子通讯和交通运输等领域具有广阔的应用前景。但绝对强度较低，耐蚀性差，室温成形能力差等原因大大限制了镁及其合金作为绿色材料的应用。

在高室温塑性镁合金开发方面，由于镁及其绝大多数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，且易在挤压或轧制过程中形成纤维织构或板织构，使合金进一步塑性变形能力变差。只有在较高温度下柱面滑移和锥面滑移系才能够启动，改善镁合金的塑性。但镁温度太高往往导致镁合金晶粒粗化，恶化了合金的力学性能(强度)，同时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有利于实现镁合金在低温下甚至室温下的塑性加工，提高产品性能品质，同时降低生产的能耗等成本，极大促进镁及其合金作为绿色材料在汽车、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通过低温塑性变形提高镁合金强度，进而拓展镁合金的应用领域具有重要意义。

近年来，随着对交通运输工具轻量化要求的日益迫切，已有大量研究工作通过各种方法来制备高室温塑性镁合金，国内外逐渐有一些高室温塑性镁合金被陆续开发出来。

对比专利1(申请公布号：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Li、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。但合金中有大量的Li熔炼过程需要先抽真空，或通氩气保护，需要严格控制含氧量。另一方面合金中有大量的Y稀土元素和Li，造成合金成本的提高。

对比专利2(申请公布号：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Li1.0-5.0％，Al2.5-3.5％,Zn0.7-1.3％,Mn0.2-0.5％,杂质≤0.3％，镁余量。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。合金熔炼工艺复杂，且整体室温延伸率仍然偏低。

对比专利3(公开号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；Y0.7-2.0，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18.37-21.45％,整体塑性仍然偏低。

对比专利4(申请公布号：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％，Mn2％，Ca0.02-0.1％，余量为镁，其室温延伸率可以达到25％。该发明合金成本较低，但延伸率仍偏低。