[发明专利]一种抗冲击的高强耐热镁稀土合金材料

说明书

本发明公开了一种抗冲击的高强耐热镁稀土合金材料，其特征在于，由如下按质量百分比计的成分组成：Gd 4‑4.9％、Y 3.5‑6.1％、Zr 0.81‑1％，其中Gd和Y稀土元素的总含量≤11％，其中Al、Cu、Fe以及Si杂质元素的总含量不超过0.1％，其余为纯Mg。其优点在于，本发明提供一种具有高强耐热性，又具有良好的抗冲击性能的抗冲击的高强耐热稀土镁合金材料。

技术领域

本发明涉及有色金属材料及加工，特别涉及一种抗冲击的高强耐热镁稀土合金材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪后，随着科学技术的飞速发展，各种新兴科技在常规武器系统中得到了大量应用，使得军事打击能力及防护系统性能明显提升，但坦克装甲车辆的金属防护层越做越厚，成本与重量越来越严重，机动性能和快速反应能力也受到了严重影响。故而，镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料，且具有密度低、比强度高、比刚度高、阻尼性能好等优点，在航空航天、交通运输、武器装备等领域具有广阔的应用前景。轻质高强耐热镁合金是实现军事装备轻量化和提高军事装备各项性能指标的理想材料，并有望在大量实验研究之后逐步代替钢材、铝材等传统金属装甲材料成为新型高性能轻质装甲用材。然而，镁合金普遍存在强度不够高以及耐热性不够理想等缺陷限制了其应用。为满足航空航天及军工装甲领域对材料轻量化的迫切需求，如何提升镁合金的综合力学性能，研发出耐热且具有优异抗冲击性能的镁合金材料成为了当今研究的热门主题。

发明内容

基于上述问题，针对航空航天以及武器装备等领域服役环境对轻质合金的迫切需求，本发明的目的在于提供一种既具有高强耐热性，又具有良好的抗冲击性能的抗冲击的高强耐热稀土镁合金材料。本发明的目的还在于提供一种生产成本低，生产效率高，易操作的抗冲击的高强耐热镁稀土合金材料的制备方法，以满足现有的工业需求。其技术方案实现为，

一种抗冲击的高强耐热镁稀土合金材料，由如下按质量百分比计的成分组成：Gd4-4.9％、Y 3.5-6.1％、Zr 0.81-1％，其中Gd和Y稀土元素的总含量11％，其中Al、Cu、Fe以及Si等杂质元素的总含量不超过0.1％，其余为纯Mg。

上述抗冲击的高强耐热镁稀土合金材料的制备方法，包括合金熔铸、固溶处理、热挤压以及时效处理四个部分，具体包括如下步骤：

(1)合金熔铸：合金熔炼时，Mg元素以纯镁的形式加入，Gd、Y和Zr元素分别以Mg-Gd、Mg-Y和Mg-Zr中间合金的形式加入，首先要将纯镁、Mg-Gd、Mg-Y和Mg-Zr中间合金在100-200℃条件下预热、烘干备用以保证实验的安全性；将烘干的纯镁、Mg-Gd和Mg-Y放入坩埚中，在熔炼炉中进行熔炼，温度在720-760℃；待加入坩埚中的原料完全熔化后，升温至780-800℃，加入Mg-Zr中间合金，并加入镁合金精炼剂进行搅拌精炼，将溶液表面杂质去除清理；溶液静置后温度调整到720-750℃，并将溶体浇入到钢模具，合金成分满足上述质量比的要求，整个熔铸过程采用保护气体进行保护，得到圆棒铸锭。

(2)固溶处理：将步骤(1)所得铸锭至于加热炉中，升温至350-450℃，保温2-12h小时，进行固溶预处理，然后升温到500-600℃，并保温0.5-24h进行固溶处理后水淬；

(3)热挤压变形：将圆棒铸锭按照固溶均匀化处理后，在挤压机上热挤压成形。

(4)时效处理：热挤压成形的材料由室温慢速升温至180-250℃，并保温0.5-120h进行时效处理，即得到抗冲击的高强耐热镁稀土合金。

进一步地，步骤(1)中，钢模使用前预热至150-300℃。

进一步地，步骤(1)中，浇注完成后，利用水冷模对模具冷却。

进一步地，步骤(2)中，固溶预处理的升温速率为5-20k/min，固溶处理的升温速率为2K/min以上，优选2-10k/min。