[发明专利]一种添加钙、锶元素的Mg-Zn系热强镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开一种添加钙、锶元素的Mg‑Zn系热强镁合金及其制备方法，以质量百分数计，包括如下组分：5.3％～5.7％的Zn，0.5％～1.0％的Ca，0.2％～0.5％的Sr，其余为Mg。制备方法，包括如下过程：以Mg‑Zn合金为母材，添加Mg‑30Ca和Mg‑20Sr进行铸造，得到铸件；对铸件进行热处理和压力加工，得到所述添加钙、锶元素的Mg‑Zn系热强镁合金；所述热处理过程依次包括固溶处理、淬火和和时效处理。经本发明制备得到的添加钙、锶元素的Mg‑Zn系热强镁合金具有较高的综合力学性能，能适用于更复杂的工况条件。同时，与现有常规加工工艺相比，进一步简化了加工工艺，降低了生产成本，因而具有极大的发展前景。

技术领域

本发明属于有色金属制备方法的技术领域，涉及一种热强镁合金及其制备方法，尤其是一种添加钙、锶元素的Mg-Zn系热强镁合金及其制备方法。

背景技术

金属镁外观为银白色，具有密排六方晶体结构，室温下镁的密度为1.738g/cm³，熔点为651℃。地球和海洋中镁含量十分丰富，且在海洋中含有亿吨可电解的MgCl₂，这为镁及镁合金产业的发展奠定了资源战略优势。镁是工程应用中密度最小的金属结构材料，其密度相当于铝的2/3，钢的1/4，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。目前广泛商业化的镁合金如AZ91D、AM60B等，由于目前商业化的镁合金高温性能较差，应用范围还仅局限在汽车中的一些非动力系统结构件上，ZK61牌号的镁合金作为Mg-Zn系镁合金的一种，具有密度小、比强度高、冷热变形能力较强等特点，在商用轻质结构材料中广泛采用，能作为许多产品的关键承重零件。而碱土元素Ca、Sr价格低廉，密度小，可以细化组织，生成高熔点强化相等优良特性，对合金热强性能的提高有重要的意义，因此在Mg-Zn系合金的基础上通过合金化设计来改变合金性能就具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种添加钙、锶元素的Mg-Zn系热强镁合金及其制备方法，本发明提供的镁合金在一定温度下依然能保证足够热强性。

本发明采用的技术方案如下：

一种添加钙、锶元素的Mg-Zn系热强镁合金，以质量百分数计，包括如下组分：

5.3％～5.7％的Zn，0.5％～1.0％的Ca，0.2％～0.5％的Sr，其余为Mg。

一种制备本发明所述添加钙、锶元素的Mg-Zn系热强镁合金的方法，包括如下步骤：

S1，以Mg-Zn合金为母材，添加Mg-30Ca和Mg-20Sr进行铸造，得到铸件；

所述铸造包括如下过程：

合金化：

将纯Mg预热到180℃-220℃，在保护气氛下将纯Mg熔化，进行扒渣处理，然后依次加入Zn、Mg-30Ca和Mg-20Sr，加入Zn、Mg-30Ca和Mg-20Sr后均进行搅拌，得到合金液；

精炼：

将合金液升温至750℃-760℃，添加覆盖剂于合金液表层，使覆盖剂充分熔化，静置20-30分钟，得到精炼合金液；

浇注：

除去精炼合金液表面的氧化物，向模具内通入保护气体；

向模具中浇注精炼合金液，浇注温度范围为720℃-760℃，浇注时向模具内通入保护气体；

浇注完成后进行冷却，得到铸件；

S2，对铸件进行热处理和压力加工，得到所述添加钙、锶元素的Mg-Zn系热强镁合金；

所述热处理过程依次包括固溶处理、淬火和和时效处理；