[发明专利]一种镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及提供了一种镁合金，包括以下质量百分比的组分：Al：8.0‑9.0％；Zn：0.5‑1.0％；Mn：0.1‑0.8％；Gd：0.5‑1.0％，余量为镁和其他不可避免的杂质元素。该镁合金成本低，强度和韧性优异，可以通过简单工艺，适合以锻造加工的方法制备形状复杂的产品，产品加工应用场景广泛。

技术领域

本发明涉及镁合金材料领域，特别涉及一种低成本高强韧镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金密度低、减震性能良好、比强度及热导率高，在国防军工、医疗器械、航天航空、交通运输等领域中有着巨大的应用潜力。

Mg-Al-Zn系是中等强度、塑性较好、铸造性能也优良的镁合金，其成本比较低，而且能够热处理强化，是目前室温下应用最广泛的合金系。利用稀土元素对Mg-Al-Zn系镁合金进行合金化改性处理一直是镁合金研究的热点，稀土元素与Mg形成共晶反应，而且稀土元素在Mg中的固溶度都随着温度的降低而降低，使得镁合金具有不同程度的析出强化效果，同时添加稀土元素可以有效地细化合金晶粒，改善合金的力学性能。但稀土价格昂贵，目前的高含量稀土镁合金虽然能够改善合金力学性能，但极大的提高了生产成本，使得稀土镁合金的使用范围有一定的局限性。因此，如何通过添加低含量稀土来制备高性能镁合金产品成为目前的研究难点。

中国专利CN 108559898A(一种低成本高强韧变形镁合金及其制备方法)提供一种低成本高强韧变形镁合金，由Zn、Y、Nd、La、Mn、Mg和不可避免的杂质组成，合金具有较高强度及韧性，但稀土含量较高(2.5％)，且包含多种贵重稀土元素，成本较高，不适宜大规模推广应用；中国专利CN101824571A(含铈镧混合稀土的Mg-Al-Zn-RE变形镁合金及其生产方法、应用)公布了一种混合稀土的Mg-Al-Zn-RE变形镁合金及其生产方法，但通过挤压变形得到的合金力学性能偏低，抗拉强度仅为280MPa；中国专利(一种新型高强塑性低稀土含量Mg-Al-Zn-RE合金及其制备方法)提出了一种高强中塑镁合金配方及其制备方法，其抗拉强度可达到380MPa，延伸率≥10％，但制备工艺繁冗复杂，涉及多种加工工艺组合(热挤压+旋轧)，耗能多，成本高，应用场景受限。

目前现有高性能低稀土镁合金加工方式主要是挤压或轧制，产品形状单一，尺寸及精度有限，限制了其在某些应用场景的使用。现有技术中并没有低成本、力学性能优异、工艺简单、加工产品应用场景广泛的镁合金及与之适配的加工方法。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的一方面提供了一种镁合金，特别是一种低成本高强韧镁合金，所述镁合金成本低，强度和韧性优异，可以通过简单工艺，用锻造加工的方法制备形状复杂的产品，产品加工应用场景广泛，所述镁合金包括以下质量百分比的组分：

Al：8.0-9.0％、

Zn：0.5-1.0％、

Mn：0.1-0.8％、

Gd：0.5-1.0％；

余量为镁和其他不可避免的杂质元素。

本发明中将镁合金中Al含量控制在8.0-9.0％之间。研究发现，当铝含量低于10％时，在凝固界面前沿形成的Al富集将抑制Mg枝晶的生长，可起到细化晶粒的作用。同时在镁合金经历凝固、自然时效后，过饱和的固溶体析出的弥散、平衡的β相将起到弥散强化的作用，能够有效提高镁合金的强度。在一定范围内，当含量增加时，析出的β相产生沉淀强化，提高了合金的强度硬度，同时提高镁合金的铸造性能。但当含量过高时，沉淀的析出相将导致应力集中，使材料的塑性变差，同时将加剧应力腐蚀的倾向，提高脆性，综合考虑选择控制镁合金Al含量在8.0-9.0％之间。