[发明专利]一种高强高弹性模量变形镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强高弹性模量变形镁合金及其制备方法，由以下质量百分数的元素组成：Zn：6.5～15.0％；Zr：0.3～0.5％；Sr：0.1～0.5％；Sc：0.01～0.1％；其余为镁，镁合金为亚共晶合金，合金中的共晶相为断续状分布。将原料经过熔炼、雾化、热压烧结、挤压成形和时效处理获得所述镁合金。弹性模量达到56‑67GPa。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种高强高弹性模量变形镁合金及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

作为目前实际应用中最轻的金属结构材料，镁合金具有质轻、减震、电磁屏蔽性能好、良好的切削加工性等的优点，在航空航天、电子产品、汽车等行业具有重要应用价值和广泛应用前景，被人们誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”。

根据成型方式不同，镁合金主要分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。相对于铸造镁合金，变形镁合金经过塑性变形，通过材料结构的控制、热处理工艺的应用，得益于组织细化和加工硬化作用，可获得更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能，从而满足多样化工程结构件的应用需求，因此变形镁合金相比于铸造镁合金具有更大的发展潜力。

然而，变形镁合金的发展和应用仍然存在以下问题：(1)镁合金为典型密排六方结构，变形能力较差；(2)相对于变形铝合金或钢铁材料，变形镁合金的弹性模量和强韧性仍需要进一步提高；(3)部分高强度变形镁合金含有大量稀土元素(如Mg-Gd-Y系列)，成本高，难以适应大面积工业应用。因此有必要开发低成本高强度的变形镁合金及其制备工艺，从而拓展镁合金的应用领域。

目前应用最多的商业变形镁合金系主要有AZ、ZK、AM以及Mg-RE系，其中AZ与AM系列变形镁合金以Al为主合金元素，合金强度相对较低；Mg-RE系列变形镁合金以Mg-Gd-Y-Zr合金为代表，以稀土为主合金元素，强度高，但是合金成本高。ZK系列镁合金是变形镁合金的中主要商业系列之一，具有较高的力学性能。合金中主合金元素Zn在镁合金中具有显著的时效强化效果，但是Zn含量一般低于6％。由于Zn元素超过6.2％后，镁合金进入亚共晶区域，在组织中形成大量的共晶Mg-Zn相，呈连续或半连续分布于枝晶间或晶界处，会增加合金热裂性和降低合金的塑性变形能力，同时降低合金变形后的力学性能。弹性模量(刚度)是结构材料应用的一个重要性能指标，目前上述应用的商业变形镁合金弹性模量在40-50GPa之间，相对于钢铁材料(100-200GPa)和铝合金(70-100GPa)具有很大劣势。