[发明专利]一种低密度高强度高模量的镁锂合金及制备方法

权利要求书

1.一种低密度高强度高模量的镁锂合金，其特征在于，所述低密度高强度高模量的镁锂合金的化学成分按质量百分比计为：Gd：0.5-5wt.％，Al：0.5-6wt.％，Y：0.5-10wt.％，Li：8-16wt.％，Zr：0-1wt.％，余量为Mg和不可避免的杂质；其中：Zr元素的含量选择不能为0；

所述杂质中Si、Fe、Cu、Ni、Mn杂质总量小于0.03wt.％；

所述低密度高强度高模量的镁锂合金的性能：密度为1.15-1.55g/cm³，抗拉强度为350-410MPa，延伸率为25％-40％，弹性模量为60-70GPa。

2.根据权利要求1所述的低密度高强度高模量的镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

S1、合金配料

按照所述低密度高强度高模量的镁锂合金中元素化学成分质量比将纯镁、纯锂、纯铝箔、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金和Mg-Zr中间合金作为原料称重准备；

S2、烘料

将步骤S1称量的纯Mg、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Zr中间合金、以及坩埚在150-250℃预热0.5-3h；

S3、真空熔炼铸造

将步骤S2中预热之后的原料放入预热之后的坩埚中，并将前述坩埚放入真空熔炼炉中，抽3次以上真空，达到真空度10^-3Pa，然后通入氩气保护气体，将氩气压力提高至0.1MPa以上；之后升温熔炼，待镁锂合金原料完全熔化后保温，最后浇注成镁锂合金铸锭；

S4、热处理

将步骤S3中真空熔炼铸造得到的镁锂合金铸锭放入真空管式炉中，抽3次以上真空，达到真空度10^-3Pa，然后通入氩气保护气体，将氩气压力提高至0.1MPa以上；之后进行固溶处理+淬火，最后进行时效处理；

S5、待混合均匀冷却后，取出经过热处理的镁锂合金铸锭。

3.根据权利要求2所述的低密度高强度高模量的镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中：Mg-Gd中间合金中的Gd含量为20-50wt.％；Mg-Y中间合金中的Y含量为20-50wt.％；Mg-Zr中间合金中的Zr含量为10-40wt.％。

4.根据权利要求2所述的低密度高强度高模量的镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中用纯铝箔包覆纯锂，待熔炼时放入坩埚中。

5.根据权利要求2所述的低密度高强度高模量的镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中真空熔炼炉为真空自动浇注炉，所述真空自动浇注炉自动控制原料熔化后熔液的搅拌和浇注。

6.根据权利要求2所述的低密度高强度高模量的镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的坩埚为不锈钢坩埚、铸铁坩埚、BN坩埚或石墨坩埚。

7.根据权利要求2所述的低密度高强度高模量的镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的真空熔炼铸造为：

S301、所述坩埚放入真空炉内后，抽真空至真空度10^-3Pa，并通入氩气直至0.1MPa以上；前述过程重复循环多次；

S302、保持炉内氩气保护气体的压力在0.1MPa以上，设定加热温度700-780℃，加热功率为50％-100％；

S303、开始加热升温至原料全部为熔融液态，然后保温20-60min，并开启自动搅拌，保持5-30min；

S304、停止自动搅拌，开始降温直至浇注温度，然后浇注得到镁锂合金铸锭。

8.根据权利要求2所述的低密度高强度高模量的镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中固溶处理+淬火为：将真空熔炼得到的镁锂合金铸锭在300-500℃下进行固溶处理3-24h后，再进行冷水淬火处理，然后将镁合金铸锭在150-250℃下时效处理6-30h。