[发明专利]高强耐热变形镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强耐热变形镁合金及其制备方法，属于有色金属材料及其加工技术领域。解决了现有技术中镁合金的高温力学性能比较差的技术问题，提高稀土镁合金的热性能、力学性能及稳定性。本发明的镁合金，成分为7.0～9.0wt％的Gd，>0且≤4.0wt％的Yb，1.0～1.5wt％的Zn，0.4～0.6wt％的Zr，余量为Mg及不可避免的杂质元素。该镁合金具有高强度和优异的耐热性能，经检测，性能可以达到：室温下的屈服强度高于380MPa，250℃下屈服强度能够保持在300MPa左右。有望使用于服役温度高于250℃的承力结构件上。

技术领域

本发明属于有色金属材料及其加工技术领域，具体涉及一种高强耐热变形镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为目前最轻的结构材料，密度约为1.74～1.90g/cm³，仅为钢铁的1/4，铝合金的2/3。相比其他金属材料，镁合金具有高的比强度、比刚度，良好的切削加工性能、电磁防护特性、阻尼性能及导热性，而且易回收，在轻量化、节能、环保等诸多方面受到青睐。

根据加工方式的不同，镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金。铸造镁合金通常包含较多的铸造缺陷，如夹杂、缩孔缩松等，导致强度较低、塑性差，无法满足一些承力结构件的力学要求。变形镁合金是指通过挤压、轧制、锻造等塑性成型方式加工的镁合金，其可通过组织控制和热处理等方式来提升性能，获得比铸造镁合金更高的强度和塑性，更多样化的强韧配比来满足工程结构件的力学性能要求。

变形镁合金主要有以下体系：Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-RE系等。Mg-Al系是目前应用最广泛的体系，该系合金具有良好的铸造性能，室温强度高，可热处理强化。但是，因为该系合金主要强化相Mg₁₇Al₁₂相在高温时易粗化，从而导致该系合金的高温力学性能比较差。

大部分稀土在镁中具有一定的固溶度，能够产生良好的固溶强化效果。此外，稀土原子与镁原子能够形成热稳定性良好的第二相，且这种第二相在高温时比较稳定，能够有效钉扎位错和阻碍晶界滑移。因此，稀土在镁合金耐热改性方面已经获得了广泛的应用。但是，现有技术中的稀土镁合金热性能不够稳定，高温时强度下降较多，并且力学性能也有待提高。如英国WE54的含钕的稀土镁合金，其成分为Mg-5.1％Y-3.2％RE(1.5％～2％Nd)-0.5％Zr，该合金室温抗拉伸强度为280MPa，屈服强度为205MPa，延伸率为4％，250℃抗拉伸强度为230MPa，屈服强度为175MPa，延伸率为9％。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决现有技术中镁合金的高温力学性能比较差的技术问题，提高稀土镁合金的热性能、力学性能及稳定性，提供一种高强耐热变形镁合金及其制备方法。

本发明提供一种高强耐热变形镁合金，成分为：

7.0～9.0wt％的Gd；

>0且≤4.0wt％的Yb；

1.0～1.5wt％的Zn；

0.4～0.6wt％的Zr；

余量为Mg及不可避免的杂质元素。

优选的是，所述高强耐热变形镁合金的成分为：

8.0wt％的Gd；

3.0wt％的Yb；

1.2wt％的Zn；

0.5wt％的Zr；

余量为Mg及不可避免的杂质元素。

优选的是，所述不可避免的杂质元素为Fe、Cu、Si、Ni中的一种或多种，各杂质元素质量百分比要求为：Fe≤0.005wt％，Cu≤0.0005wt％，Si≤0.005wt％，Ni≤0.0005wt％。