[发明专利]一种耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金，包括：2～6wt％的Zn，2～4.5wt％的La，2～7wt％的Gd，0.1～0.5wt％的Mn，余量为镁。本发明提供的高温抗蠕变镁合金中含有Zn、La和Gd，熔化后三者形成三维空间分布的连续网状第二相结构，第二相同时有多种结构，从而在高温条件下可以有效地阻碍位错滑移和孪晶形成，此外在基体中还形成了大量的Mg‑Zn‑Gd、含Mn等细小第二相，可以有效阻碍基体中的位错移动，从而提高合金的高温抗蠕变性能。本发明提供的耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金在200℃下的蠕变应力超过200MPa，是目前报道的高温抗蠕变性能最优的合金之一。

技术领域

本发明涉及镁合金技术领域，尤其涉及耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金的密度为1.72g/cm³，且具有较高的比强度和比刚度、高阻尼性能、良好的电磁屏蔽性能以及生物可降解性能等等，是目前工程应用中密度最低的金属结构材料，在汽车、航空航天、轨道交通、军工国防等领域具有重要的应用价值和意义。目前，市场上应用最多的是压铸镁合金，占镁合金用量的85％以上，主要合金体系集中在Mg-Al系。由于Mg-Al合金的高温性能，尤其是抗蠕变性能较差，其应用温度被严格限制在120℃以下。

当前，全球新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展，汽车与能源、交通、信息等领域有关技术加速融合，电动化、网联化、智能化成为了汽车产业的发展潮流和趋势。近年来，世界主要汽车大国纷纷加强战略谋划、强化政策支持，促使新能源汽车进入加速发展新阶段。伴随而来的就是技术的高要求和新突破。其中新材料，尤其是高性能铝/镁合金成为了汽车减重和性能改善关注的重点。目前镁合金在汽车、高铁、飞机等上已经有了一定的应用，但基本集中在非承力结构件上，如汽车方向盘、中控台等。由于这些结构件本身重量有限，很难实现汽车的大幅度减重。因此，要想实现汽车、轨道列车、航天器等的大幅度减重，必须开发高性能耐热镁合金。目前已经公开报道的耐热铸造镁合金主要集中在AE(Mg-Al-RE)系，AS(Mg-Al-Si)系，Mg-RE系，以及Mg-Al-Ca和Mg-Al-Sr系，这些合金具有较好的耐热性能，使用温度可以到175℃，其中AE44合金及Mg-RE合金的使用温度可以接近200℃。但是，目前开发的耐热及抗蠕变镁合金很少被应用，究其主要原因仍然是抗蠕变强度满足不了实际使用要求。目前开发的抗蠕变镁合金在200℃下的蠕变强度普遍低于80MPa，而实际应用中需要的抗蠕变应力则要高很多，可达160MPa以上。因此，开发耐超高压蠕变的压铸镁合金成为耐热镁合金发展的趋势之一。

现有技术通过向Mg-Al系合金中加入稀土元素、碱土元素或者对RE合金进行进一步合金化等，开发出了具有较好高温抗蠕变性能的铸造镁合金，但是这些合金在200℃下，其蠕变强度普遍低于80MPa。通过对AE系合金进行进一步合金化及成分优化，虽然大幅度提高合金的高温强度，但对合金蠕变性能的提升没有明显的效果。目前还没有一种镁合金的抗蠕变性能可以完全满足在200℃下160MPa以上的高应力条件下的应用。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种压铸镁合金，本申请提供的压铸镁合金的抗蠕变性能可满足200℃下160MPa以上的高应力。

有鉴于此，本申请提供了一种耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金，包括：

(La+Gd)/Zn的质量比大于1.2，合金元素总含量大于8wt％；

镁余量。

优选的，所述Zn的含量为3～5wt％，所述La的含量为2.5～3.5wt％，所述Gd的含量为3～5wt％，Mn的含量为0.25～0.4wt％。

优选的，所述Zn、La、Gd和Mn的总含量为9.0～20.0wt％。

优选的，(La+Gd)/Zn为1.2～5.0。