[發明專利]一種含Ca和Sr的耐熱變形鎂合金

有效

• 申請號: 200910042537.3
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101476072A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 李落星;白星;梁桂平;胡文俊
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 馬 強

技術領域

本發明涉及一種變形鎂合金，特別是涉及一種含Ca和Sr的耐熱變形鎂合金。屬于金屬結構材料技術領域。

背景技術

鎂合金作為最輕的商用金屬結構材料，以其高的比強度、比剛度，優良的阻尼性能，以及防磁、屏蔽、散熱等多種特性，在航空航天、汽車、3C(計算機、通信、消費類電子)等領域獲得了廣泛的應用。以鎂合金在汽車、摩托車、軌道列車上應用為例，它不僅能明顯減重、改善車輛動力性能和降低能耗，而且還可限制改善車輛結構和吸收震動及噪聲。但是，鎂的現有使用狀況遠沒有充分發揮鎂合金材料的潛在優勢，其主要原因在于：大多數的鎂結構件都來自于壓鑄一種加工方式，這限制了產品的品種和類型；應用范圍小，鎂壓鑄件的80％用于汽車行業，而且90％又是室溫使用的結構件，且主要局限于小體積零件。

與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金組織得到細化，鑄造缺陷得到消除，具有更高的強度，延展性，更多樣化的力學性能，更適合于制造大型結構件和滿足結構多樣化的需求，鎂合金在大型結構件上的應用是未來應用趨勢。從世界鎂合金應用領域的發展趨勢看，變形鎂合金是未來交通、航空航天、家電等領域的重要結構材料，這些領域所需要的許多板材、棒材、型材、管材、鍛件是無法用鑄造產品代替的。開發用于汽車、摩托車、航空航天、3C等行業的鎂合金變形材具有重要的商業應用價值。

鎂及鎂合金具有密排六方晶體結構，與鋁合金和鈦合金相比，其塑性變形能力較低，其擠壓、軋制、鍛造等塑性加工過程相對較為困難。另外，大部分鎂合金，如Mg-Al基合金，常存在低熔點的共晶相，在一定程度上限制了合金變形溫度范圍的擴展。因此，在確定變形鎂合金材料成分時，必須既考慮到材料的強度要求，又兼顧材料的加工性能。目前世界范圍內已研究開發的變形鎂合金系列有Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Re、Mg-Li、Mg-Th系等，其中已經應用的重要商用鎂合金有AZ31B或AZ31C和ZK60等。盡管如此，變形鎂合金的品種依然較少，已開發合金的室溫與高溫強度、延展性都不夠優異，更重要的是合金的耐熱性也都普遍較差，這些缺點嚴重制約著變形鎂合金在金屬結構材料領域更進一步的擴展應用。

為改善鎂合金的強度和耐熱性，研究者多采用合金化改性手段。I.P.Moreno、Yi?Zhen?Lǔ等人通過單獨或配比添加一定量的稀土元素來對合金改性，但是此類合金的成本昂貴。A.Luo、LIY等人通過添加一定量的Si，使合金組織形成Mg₂Si相，但該相極易形成粗大的漢字狀而惡化合金性能，且該類合金一次鑄造成形條件苛刻。近年來，廉價的堿土元素被認為是改善合金性能的有益元素。R.Ninomiya等人報導，一定量的Ca可使合金組織細化，并產生高熔點的Al₂Ca和Mg₂Ca相，使合金的耐熱性能大幅提高。但是Al₂Ca相通常比較粗大，會嚴重影響合金的室溫力學性能和一次鑄造成形性能，且對合金的二次變形加工性能非常不利。Ca元素對合金性能的這些危害嚴重影響了此堿土類合金的開發應用。經文獻檢索，目前還未報導過在加Ca合金的基礎上通過添加Sr對合金組織產生變質、修復作用使合金成形性、強度及耐熱性能改善的方法、專利及應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有變形鎂合金存在的不足，提出一種含Ca和Sr的耐熱變形鎂合金，它通過復合添加一定量的Ca和Sr，有效細化合金組織，與Al結合生成高熔點的Al₂Ca和Al₄Sr耐熱相，降低低熔點β-Mg₁₇Al₁₂相的數量，同時，Sr還對Al₂Ca耐熱相進行變質、修復，使其由粗大的塊狀或骨骼狀趨于細小彌散態分布于合金晶界，從而改善鎂合金的成形性能，強度及耐熱性。

本發明為實現上述目的采用的技術方案是，所述含Ca和Sr的耐熱變形鎂合金的質量百分比組分為：

Al??6.0％～9.0％，?Ca??0.5％～3.0％，

Sr??0.05％～0.5％，Mn??0.1％～0.8％，

余量為Mg及微量的不可避免雜質。

本發明中，其組成中所述微量的不可避雜質(如Fe、Si、Ni、Cu等)的總質量小于0.03％。

本發明所述含Ca和Sr的耐熱變形鎂合金的組分中不含稀土元素。