[发明专利]一种镁-锌-锰-锡-钆-镝镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种镁‑锌‑锰‑锡‑钆‑镝镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。该镁合金按质量百分比计由以下组分组成：7.2～8.6％Zn、0.6～0.7％Mn、1.8～3％Sn、1.1‑1.3％Gd、0.05～0.3％Dy，不可避免杂质≤0.035％，余量为镁。通过加入镝，并控制其加入量，以改变MgSnGd金属间化合物的生长行为，从而调控该金属间化合物的尺寸及形貌，使合金中聚集的大尺寸该块状金属间化合物变得十分细小弥散，明显细化合金晶粒尺寸，极大程度地改善了合金的组织及第二相形貌。该方法是一种操作简单、生产成本低、易于产量化、绿色环保的金属间化合物的调控方法，使最终制备的镁合金不仅是铸态还是挤压态时的力学性能得到显著提升。

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体涉及一种镁-锌-锰-锡-钆-镝镁合金及其制备方法。

背景技术

目前，随着能源及环境问题日益严峻以及工业应用上对镁合金性能要求的不断提高，镁合金的开发以及应用越来越受到重视，镁合金的发展以及需求量正以前所未有的速度在快速增长。

金属间化合物MgSnGd熔点高(1100℃)、热稳定性好，在镁合金高温性能方面有很好的应用前景。同时MgSnGd与镁基体存在位向关系，能作为α-Mg的异质形核核心细化晶粒，因此金属间化合物MgSnGd对改善镁合金组织以及提高其力学性能有较大影响。但目前经传统重力铸造制备的ZMT813-1.2Gd镁合金中，MgSnGd相尺寸较大且存在严重的聚集现象，这些大尺寸的MgSnGd相在合金受力过程中易成为裂纹萌生源，同时割裂Mg基体，严重恶化合金的力学性能。因此在合金凝固过程中，细化变质聚集粗大的MgSnGd相，不仅有利于提高铸态合金的力学性能，同时对后续合金的变形以及热处理过程有较大影响。

目前，金属间化合物的调控主要有以下几种技术方案：(1)变质处理，利用在金属熔体中加入微量的活性物质，造成其形核产生或改变晶体生长的一种熔体处理的方式。形核产生机理在于通过向合金熔体中添加非自发形核的物质，造成其在凝固过程中能作为形核核心提高形核率从而达到细化的效果。变质机理在于变质元素以及由变质元素形成的原子团簇在晶体的生长台阶吸附或产生扭结抑制了晶体在某一晶向的择优生长，造成晶体的形貌的改变。(2)超声处理，在金属凝固过程中施加超声场能对合金晶粒尺寸、第二相形貌和大小以及合金力学性能产生显著的影响。超声波作用于金属熔体时，会产生空化效应、声流效应和热效应从而调控金属熔体的凝固过程。通过超声处理能改变合金的凝固过程以及抑制第二相的生长同时改善合金显微组织并提高合金力学性能。(3)调控凝固速度，通过改变凝固速度来控制合金的凝固过程，凝固速度对晶粒尺寸、第二相形貌与尺寸以及偏析均会产生较大的影响。增大凝固速度会造成凝固过程中熔体中的溶质原子来不及析出抑制第二相的长大从而达到细化第二相的效果。(4)热挤压处理，热挤压处理作为一种传统的热加工工艺被广泛地应用于变形镁合金中，能有效地细化合金晶粒及改善合金组织，同时强化相的尺寸及形貌会在一定程度发生改变。上述方法虽都能细化MgSnGd金属间化合物，但操作复杂、设计成本高、工业化生产困难。因此，急需一种操作简单、生产成本低、易于产量化、绿色环保的金属间化合物的调控方法，以制备具有优异力学性能的镁合金。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种镁-锌-锰-锡-钆-镝镁合金；目的之二在于提供一种镁-锌-锰-锡-钆-镝镁合金的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种镁-锌-锰-锡-钆-镝镁合金，按质量百分比计，所述镁合金由以下组分组成：Zn：7.2～8.6％、Mn：0.6～0.7％、Sn：1.8～3％、Gd：1.1-1.3％、Dy：0.05～0.3％，不可避免杂质≤0.035％，余量为镁。

优选的，按质量百分比计，所述镁合金由以下组分组成：Zn：7.2～8.6％、Mn：0.6～0.7％、Sn：1.8～3％、Gd：1.1-1.3％、Dy：0.1～0.25％，不可避免杂质≤0.035％，余量为镁。