[發明專利]一種高強超韌低密度鎂合金及其制備方法

無效

• 申請號: 201010103160.0
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101768689A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 徐春杰;孟令楠;張忠明
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于金屬材料及冶金技術領域，涉及一種合金，尤其涉及一種高 強度超高韌性低密度超輕的鎂合金。

背景技術

鎂合金具有低比重、高比強度和比剛度以及對無線電波的最有效屏蔽等 顯著優勢，已成為現代汽車、便攜電子產品電子、通信等行業的首選材料。 盡管鎂合金有諸多優點，但傳統鎂合金仍存在強度較低，韌性差，塑性加工 困難以及高溫抗蠕變性能差等問題，使其作為某些結構件的應用受到限制。 鎂合金仍不能像鋼板或鋁板那樣能夠滿足室溫或中溫擠壓、沖壓、鍛造、軋 制等塑性成形。通過熱軋或擠壓方法只能生產2mm以上的鎂合金薄板，然 而，目前對2mm以下薄板類鎂合金材料的需求越來越多，這就需要鎂合金 具有較高的塑性變形能力，尤其是室溫變形能力，以滿足室溫變形加工的要 求。這限制了對強度要求相對較低而對成型性要求較高的便攜電子產品等領 域中的應用。如何提高鎂合金的變形能力，尤其是室溫變形能力，通過一定 合金化形成強化粒子增強鎂合金基體，并細化和均勻化組織以提高鎂合金的 強度力學性能指標和綜合力學性能成為鎂合金領域的重要研究方向。

提高鎂合金的強度最有效方法是采用合金化，但對于鎂的塑性變形能力 改善技術方面，目前主要是加入體心立方結構的Li元素。Li元素的加入使 鎂合金的塑性大幅度提高，甚至產生超塑性，但是Li元素的加入使鎂合金 在室溫條件下的強度極低，通常鎂鋰二元合金的抗拉強度低于100MPa，這 是由于在劇烈變形過程中連續的bcc結構的富鋰β相塑性極好，但變形硬化 強化效果非常有限，富鋰β相強度極低。

發明內容

為了解決現有的鎂合金材料塑性低、韌性差及加入鋰元素的鎂合金強度 差問題，本發明的目的在于提供一種鎂合金，該鎂合金不僅強度高，還具有 高的塑性，密度低于1.7g/cm³的鎂合金，能夠滿足室溫變形加工薄板類材料 對強度和塑性性能指標的要求。

本發明的另一目的在于提供上述鎂合金材料的制備方法。

本發明所采用的技術方案是，一種高強度超韌低密度超輕鎂合金，按重 量百分比其組成為：5％～12％的Li、1％～5％的Zn、1％～6％的Y、0％～ 2％的其它RE，其余為Mg，控制雜質元素Fe＜0.005％，Cu＜0.002％，Ni＜0.002 ％。

本發明所采用的另一技術方案是，上述鎂合金的制備方法，分別取工業 純鎂錠、純鋰、工業純鋅錠、鎂釔中間合金及其它鎂稀土中間合金，在真空 電阻爐中進行熔鑄合金，熔鑄過程為：首先將各金屬錠表面去污后置于坩堝 中，依此為鎂錠、純鋰、鋅錠、鎂釔中間合金或其它鎂稀土中間合金，然后 將真空電阻爐抽真空后充入氬氣，反復3次，最后再充入氬氣至1atm，加熱 熔煉過程在氬氣保護條件下進行，待所有金屬熔化后采用氬氣氣體攪拌該合 金液5-15分鐘，當合金液溫度為720～740℃時將熔體澆入水冷銅鑄型中，得 到鑄態鎂合金錠，使鑄態鎂合金錠的重量百分比為：Li為5％～12％、Zn為 1％～5％、Y為1％～6％、其它RE為0％～2％，其余為Mg；

將得到的鑄態鎂合金錠在CO₂+0.5％SF₆或氬氣氣體保護條件下，在300 ℃～355℃條件下進行熱處理，然后將該鎂合金錠在150～300℃條件下進行擠 壓或軋制加工，得到變形加工后的鎂合金。

本發明在加入密度僅為0.54g/cm³的Li元素獲得連續bcc結構的富鋰β 相與hcp結構的富鎂α相以提高鎂合金的塑性變形能力的基礎上，加入Zn 和Y等強化元素，犧牲該合金的部分塑性，在富鋰β相中獲得強化相粒子， 以解決該鎂合金在后續的變形加工過程中富鋰β相變形硬化強化效果非常有 限的問題，達到固溶及沉淀強化富鋰β相的目的，并細化晶粒，從而獲得高 強度的鎂合金。

本發明的高強超韌超輕鎂合金，室溫條件下，抗拉強度：210～260MPa， 屈服強度：190～240MPa，伸長率≥20％，密度≤1.7g/cm³；120℃條件下， 抗拉強度≥160MPa，屈服強度≥140MPa，伸長率≥25％。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行詳細說明。

本發明的鎂合金材料，按重量百分比其組成為：5％～12％的Li、1％～ 5％的Zn、1％～6％的Y、0％～2％的其它RE，其余為Mg，控制雜質元素 Fe＜0.005％，Cu＜0.002％，Ni＜0.002％。