[发明专利]一种低稀土含量高强韧性镁合金及其制备方法

说明书

一种低稀土含量高强韧性镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域，解决现有的镁合金绝对强度低、塑形差以及稀土镁合金生产成本高的问题，解决方案为：低稀土含量高强韧性镁合金由以下质量百分含量的组分组成：7.27~8.73%铝，0.59~1.24%锌，0.59~1.22%钆，0.09‑0.23%钇，0.06‑0.13%钕，0.09~0.42%钙，其余为镁；本发明还提供了低稀土含量高强韧性镁合金的制备方法，在制备高稀土含量中间镁合金的基础上制备低稀土含量镁合金，减少了铸造过程中稀土元素的损耗，提高了稀土元素的利用率，同时通过分步固溶处理结合热挤压，改善了低稀土含量镁合金的组织，提高了其力学性能。

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体涉及的是一种低稀土含量高强韧性镁合金及其制备方法。

背景技术

镁是一种密排六方结构的金属，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能好等优点。但是由于其室温可动滑移系少、延展性差、绝对强度低等缺点，极大地限制了镁在生产生活中的应用。

Mg-Al系合金具有适当的强度、塑性和耐蚀性等综合性能，是目前种类最多，应用最广泛的变形镁合金系。铸态的Mg-Al合金组织一般由α-Mg和Mg₁₇Al₁₂两相组成，随着Mg-Al合金中Al含量升高，Mg₁₇Al₁₂含量升高，合金的强度升高但塑性下降。所以，通过常规的Al合金元素的添加难以解决Mg合金的强塑性协调提升问题。稀土元素因其原子半径与Mg原子半径相近，在Mg中有较大的固溶度。所以，通过在镁合金中添加大量的稀土元素可以实现镁合金强度与塑性的协同提升。但是由于稀土元素价格较高，其高成本限制了稀土镁合金的生产和应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，解决现有的镁合金绝对强度低、塑形差以及稀土镁合金生产成本高的问题，本发明设计开发了一种低稀土含量高强韧性镁合金及其制备方法。通过在Mg-Al系镁合金中加入微量钆、钇、钕三种稀土元素，在保证高强度和低成本的同时提高了其塑性。此外，Zn元素和Ca元素在镁合金中具有提高镁合金的塑性和耐热性的作用。而且，Ca元素能降低镁合金在铸造过程中的烧损。因此，Mg-8Al-1Zn-1Gd-0.2Y-0.1Nd-0.3Ca的成分设计是实现镁合金强塑性协同提升的解决方案。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种低稀土含量高强韧性镁合金，由以下质量百分含量的组分组成： 7.27~8.73%铝，0.59~1.24%锌，0.59~1.22%钆，0.09-0.23%钇，0.06-0.13%钕，0.09~0.42%钙，其余为镁。

一种低稀土含量高强韧性镁合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备Mg-10Zn-10Gd-2Y-1Nd高稀土含量中间镁合金：

将打磨干净的纯镁在保护气氛下加热至700-800℃，得到液态的纯镁熔体，然后调整加热温度至730-760℃，加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Nd中间合金和纯锌，Mg-30Gd合金、Mg-30Y合金、Mg-30Nd合金的质量分数为：18~36%、3~7%、2~4%，纯锌的质量分数为6~12%，保温45-90min，然后在温度为250-350℃预热后的模具中浇铸成型，冷却后得到Mg-10Zn-10Gd-2Y-1Nd高稀土含量的镁合金铸锭；

S2、制备Mg-8Al-1Zn-1Gd-0.2Y-0.1Nd-0.3Ca低稀土含量镁合金铸锭：