[发明专利]一种兼具室温与高温高强度变形Mg-Sn-Sr-Zr-Sc合金及其制备工艺

说明书

本发明属于有色金属合金技术领域，公开了一种兼具室温与高温高强度变形Mg‑Sn‑Sr‑Zr‑Sc合金及其制备工艺，其中合金具体成分范围为：Sn：4.0～9.0wt％；Sr：1.0～3.0wt％；Zr：0.2～0.8wt％；Sc：0.2～0.8wt％；Mn：0.3～0.4wt％；Mg和杂质：余量；制备工艺包括：原材料配置、原材料与熔炼炉预热、升温熔炼、模具预热与浇铸、均匀化处理、挤压处理、去应力处理等步骤。通过Zr、Sc对Mg‑Sn‑Sr合金的复合添加并进行挤压处理，利用固溶强化、细晶强化与第二相强化的协同效果，显微组织中得到细小耐热的CaMgSr相与晶粒，获得一种兼具室温与高温高强度变形Mg‑Sn‑Sr‑Zr‑Sc合金。

技术领域

本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及一种兼具室温与高温高强度变形Mg-Sn-Sr-Zr-Sc合金及其制备工艺。

背景技术

镁合金作为重要的结构材料之一，由于其密度小、热导性优异等特点逐渐受到关注，目前研究热点主要关注镁合金的强度、耐腐蚀性、耐热性及生物相容性，与其他结构材料相比，镁合金的强度还不够高，尤其是高温耐热性不足，限制了其发展。

Mg-Sn作为重要的非稀土元素添加镁合金，近年来，研究取得了系列性重大进展，先后通过改变Sn元素含量和添加合金元素(Al、Zn、Cu、Ag等)、变形处理等手段使得合金的强度得到了明显的提升。

作为结构材料，宽温度范围保持较高强度是镁合金应用的重要保障，可以有效弥补镁铝合金、镁锌合金、镁锂合金等耐高温性能差的特点，大大扩大合金系列的选择性。通过添加Ca、Gd、Ce、Sr等元素在合金中形成三元耐热XMgSn相，可以有效改善合金的耐热性，这些第二相不随温度升高发生软化或者固溶现象，是高温高强的有效保证，但是粗大的三元相明显限制了合金的塑性和韧性，因此，在本申请中针对Mg-Sn-Sr合金进行进一步合成改进。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种兼具室温与高温高强度变形Mg-Sn-Sr-Zr-Sc合金及其制备工艺。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种兼具室温与高温高强度变形Mg-Sn-Sr-Zr-Sc合金，所述的合金包含如下重量百分比的金属元素：

Sn：4.0～9.0wt％；

Sr：1.0～3.0wt％；

Zr：0.2～0.8wt％；

Sc：0.2～0.8wt％；

Mn：0.3～0.4wt％；

Mg和杂质：余量。

优选的，在所述合金包含的金属元素中Zr与Sc的重量百分比之和为0.4～1.0wt％。

优选的，在所述合金包含的金属元素中Sn与Sr的重量比M_Sn/M_Sr为3.2或3.5。

一种兼具室温与高温高强度变形Mg-Sn-Sr-Zr-Sc合金的制备工艺，包括如下步骤：

S1.按各金属元素的重量百分比称取金属原料，且所述金属原料包括高纯Mg、高纯Sn、Mg-Sr中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Sc中间合金、Mg-Mn中间合金；

S2.将熔炼炉的温度升高至200℃后，向炉内通入保护气体8～12min；

S3.将步骤S1中称取的高纯Mg、Mg-Sr中间合金、Mg-Zr中间合金、Mg-Sc中间合金、Mg-Mn中间合金放入熔炼炉中，200℃保温20min，然后将熔炼炉的温度升高至700℃～720℃，升温后保温15min；