[发明专利]镁合金及其制备方法和钇元素的用途

说明书

本发明公开了一种镁合金及其制备方法和钇元素的用途。该镁合金包括：Al 5～13wt％，Si 0.1～2wt％，Mn 0.05～0.5wt％，Y 0.1～0.8wt％，和Mg 85～95wt％。该镁合金的Mg₂Si相晶粒的平均尺寸较小。

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法和钇元素的用途。

背景技术

镁合金被誉为“21世纪绿色工程结构材料”，其密度约为铝合金的2/3，钢铁的1/4，在新能源汽车、航空航天及3C电子等领域具有巨大的应用潜力。

Mg-Al-Si系镁合金是一种耐热镁合金，主要用于解决Mg-Al系镁合金中的Mg₁₇Al₁₂相在大于125℃的高温条件下溶液发生软化而导致合金高温力学性能下降的问题。Mg-Al-Si系镁合金的强化机理主要在于通过添加Si来促使组织中形成Mg₂Si相进行强化。Mg₂Si相往往以粗大的汉字状形貌出现，这种形貌的Mg₂Si相不仅降低了镁合金的流动性，而且使合金的力学性能下降。如何获得在高温下拉伸力学性能好的Mg-Al-Si系镁合金成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种镁合金，该镁合金的Mg₂Si相晶粒的平均尺寸较小。进一步地，该镁合金在高温下具有较高的抗拉强度和屈服强度。本发明的另一个目的在于提供一种镁合金的制备方法，该方法能够在较低的凝固冷却速率下获得抗拉强度和屈服强度高的镁合金。本发明的再一个目的在于提供一种钇元素的用途。

本发明通过如下技术方案实现上述技术目的。

一方面，本发明提供了一种镁合金，包括：

优选地，本发明的镁合金由Al、Si、Mn、Y和Mg组成。当然，镁合金中除上述元素外，还可以含有一些不可避免的杂质。本发明发现，将这些元素控制的含量控制在上述范围内有助于降低镁合金中Mg₂Si相晶粒尺寸，提高镁合金的抗拉强度和屈服强度。

根据本发明的镁合金，优选地，所述镁合金中含有Mg₂Si相，所述Mg₂Si相晶粒的平均尺寸为5～20μm。优选地，Mg₂Si相晶粒的平均尺寸为8～12μm。更优选地，Mg₂Si相晶粒的平均尺寸为9～10μm。这样有助于提高镁合金在高温下的抗拉强度和屈服强度。

根据本发明的镁合金，优选地，所述Mg₂Si相为多边形。本发明的镁合金中的Mg₂Si相呈细小的弥散分布态。这样这有助于提高镁合金的抗拉强度和屈服强度。

根据本发明的镁合金，优选地，所述镁合金包括：

根据本发明的镁合金，优选地，所述镁合金由如下元素组成：

(1)Al 9～9.5wt％，Si 1.4～1.5wt％，Mn 0.15～0.2wt％，Y 0.25～0.3wt％，和Mg 88～89wt％；或

(2)Al 7～7.5wt％，Si 0.3～0.5wt％，Mn 0.1～0.2wt％，Y 0.2～0.25wt％，和Mg91～93wt％。

这样的元素组成能够提高镁合金的抗拉强度和屈服强度。

本发明发现，加入特定含量的稀土元素Y能够促进Mg₂Si相晶体各向同性生长，细化Mg₂Si相晶粒尺寸，而加入其他稀土元素的效果则不如Y效果显著；同时与适当含量的Al、Si、Mn和Mg元素配合，提高镁合金的抗拉强度和屈服强度。