[发明专利]一种β相高强Mg-Li-Al-TiB合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种β相高强Mg‑Li‑Al‑TiB合金，由以下质量百分比的成分制成：Li 10.1％～12.5％，Al 3.1％～5.8％，AlTiB 0.1％～3.9％，且Al与AlTiB之比为1.5:1～50:1，余量为Mg和不可避免的杂质元素；该合金的制备方法包括：一、原料预热；二、熔炼；三、精炼净化；四、铸造；五、均匀化退火；六、慢速挤压；七、固溶处理。本发明的合金中通过添加大于10％的Li，使得Mg基体完全转变为β相基体，结合添加少量的AlTiB生成TiBsubgt;2/subgt;第二相析出强化，提高了合金强度；本发明结合慢速挤压和固溶获得均匀的细晶组织，提高了合金的强度，工艺流程短，成本低，有利于推广。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种β相高强Mg-Li-Al-TiB合金及其制备方法。

背景技术

镁合金被誉为21世纪最好的绿色金属结构材料，因其低密度、高比强度/比刚度、优良的阻尼性能以及生物相容性等优点，在航空航天、汽车工业、3C电子和生物医疗等领域中具有广泛的应用前景。然而，目前镁合金在大规模工业化应用进程中仍面临诸多困难。比如，镁合金因其密排六方金属结构在塑性成形过程中会产生强烈的基面织构，进而产生较低的强度和塑性；较低的腐蚀电极电位、较高的腐蚀电流密度导致镁合金具有较差的耐蚀性等。合金化和塑性加工是提升镁合金强度和塑性的主要手段，通过调控织构，激发更多的非基面滑移，从而实现镁合金强度、塑性的同步提高。然而，提高强度和塑性的同时还要保持更低密度，这样就给镁合金的应用发展带来了巨大挑战。目前对高性能镁合金的开发主要集中在Mg-RE系，因加入稀土元素使其密度、开发成本过高，因此不利于广泛开发及应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种β相高强Mg-Li-Al-TiB合金。该合金中通过添加大于10％的Li，使得Mg基体完全转变为β相基体，结合添加少量的AlTiB生成TiB₂第二相析出起强化，大大提高了Mg-Li-Al-TiB合金的强度，获得β相高强Mg-Li-Al-TiB合金，同时通过控制各元素的含量配比，保证了Mg-Li-Al-TiB合金具有优异的塑性，且密度较低，降低了合金开发成本，解决了高性能镁合金开发成本过高的难题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种β相高强Mg-Li-Al-TiB合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分制成：Li10.1％～12.5％，Al 3.1％～5.8％，AlTiB 0.1％～3.9％，且Al与AlTiB的质量百分比为1.5:1～50:1，余量为Mg和质量百分比低于0.15％的不可避免的杂质元素；所述AlTiB由以下质量百分比的成分组成：Ti 2.8％～5.5％，B0.7％～3.4％，余量为Al和质量百分比低于0.1％的不可避免的杂质元素；所述β相高强Mg-Li-Al-TiB合金的晶体结构为体心立方结构，密度为1.35g/cm³～1.49g/cm³，室温屈服强度大于330MPa，伸长率大于10％。

本发明的Mg-Li-Al-TiB合金中通过加入Li并严格控制Li的加入量，使得Mg基体的晶体结构从密排六方结构向体心立方结构转变，并完全转变为体心立方结构即β相基体，在此基础上添加少量的AlTiB，AlTiB熔化后在熔体中会反应生成TiB₂和Al₃Ti，Al₃Ti在熔体中很快分解，而TiB₂作为第二相析出起强化作用，大大提高了Mg-Li-Al-TiB合金的强度，获得β相高强Mg-Li-Al-TiB合金；通过加入Al与Mg、Li生成弥散第二相颗粒，提高了合金的强度等力学性能；同时，本发明的Mg-Li-Al-TiB合金中通过控制各元素的含量配比，保证了Mg-Li-Al-TiB合金具有优异的塑性，且密度较低。

上述的一种β相高强Mg-Li-Al-TiB合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分制成：Li 10.3％～11.4％，Al 3.5％～5.2％，AlTiB 0.1％～1.5％，余量为Mg和质量百分比低于0.15％的不可避免的杂质元素。