[发明专利]低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法。本发明的具体组分为：Y 0.1‑6.0wt％，Gd 0.1‑6.0wt％，Sm0.1‑6.0wt％，Zn 0.01‑2.0wt％，Sn 0.01‑2.0wt％，Bi 0.01‑2.0wt％，Sb0.01‑1.0wt％，Zr 0.1‑1.0wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量，杂质含量≤0.1wt％。本发明通过合理控制合金中廉价稀土元素Sm、Y、Gd及非稀土元素Zn、Sn、Bi、Sb的含量，促进镁稀土强化相的析出，形成全新的非基面析出相非稀土析出相，并降低稀土含量；采用高温慢速挤压开坯和变温变速轧制相结合的新工艺，进一步细化晶粒及第二相，制备出合金表面平整光洁的高强高延展性稀土镁合金。采用本发明所制备的合金板材常温下合金抗拉强度≥515MPa,屈服强度≥450MPa，延伸率≥10％；200℃高温下合金抗拉强度≥501MPa,屈服强度≥430MPa，延伸率≥12％。

技术领域

本发明涉及稀土镁合金技术领域，特别是涉及一种低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料，密度在1.8g/cm³左右，约为钢铁密度的四分之一，具有重量轻、比强度高、减震性好、铸造性能好、切削加工性能和阻尼性好、抗电磁波干扰性能好、可回收性好等优异性能，被誉为“21世纪绿色工程材料”，已广泛用于汽车、摩托车、3C产品(计算机、通讯、消费电子)、航空航天、新能源、机械设备等领域。

与铸造镁合金相比，变形镁合金组织更细小，成分更均匀，具有更高的力学性能和更广泛的用途。因此，变形镁合金的研究已成为世界镁工业发展中的重要方向。目前变形镁合金主要通过轧制、挤压、锻造、冲压等塑性加工方法进行生产，由于轧制生产效率高、产品种类多、产量大、成本较低，在镁合金塑性加工中应用最为广泛。

稀土元素(Re)是镁合金中最重要的合金化元素，也是近年来的研究重点。由于稀土元素独特的外层电子结构，将某些稀土元素以一定方式添加到镁合金中，能有效地优化合金的显微组织，提高力学性能。目前国内外学者对GW(Mg-Gd-Y)系稀土镁合金的研究较多，且成功开发出了一系列的GW系变形镁合金。但是，GW系合金的稀土元素含量较高(RE＞10％)，使用成本较高。随着应用领域不断拓宽及对镁合金综合性能要求的不断提高，尤其是汽车及航天航空行业的高速发展对材料强度、延展性等性能及成本提出了更高的要求，开发低成本、高强高延展性镁合金板材已经迫在眉睫。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种低成本高强高延展性稀土镁合金材料，以提升现有铸造稀土镁合金的强度及塑性，并降低合金成本。

本发明提供的低成本高强高延展性稀土镁合金，包括如下组分：Y 0.1-6.0wt％，Gd 0.1-6.0wt％，Sm 0.1-6.0wt％，Zn 0.01-2.0wt％，Sn 0.01-2.0wt％，Bi 0.01-2.0wt％，Sb 0.01-1.0wt％，Zr 0.1-1.0wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量。

进一步的，所述高强高塑性铸造稀土镁合金包括如下组分：Y 0.1-5.0wt％，Gd0.1-4.0wt％，Sm 0.1-3.0wt％，Zn 0.01-1.5wt％，Sn 0.01-1.5wt％，Bi 0.01-1.5wt％，Sb0.01-0.8wt％，Zr 0.1-0.5wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量。

进一步的，所述不可避免的单种杂质元素含量为0-0.1wt％，其杂质的总含量为0-0.1wt％。

本发明的目的之二在于提供上述低成本高强高延展性稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：

(a)配料：按设计合金组分别取纯镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，预热烘干备用。