[發明專利]含鈰的鎂-鋅-銅鎂合金

有效

• 申請號: 201110021760.7
• 申請日: 2011-01-19
• 公開（公告）號: CN102051511A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 胡耀波;潘復生;趙沖;鄧娟;彭建;王敬豐
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及含鈰的鎂-鋅-銅鎂合金，屬于金屬材料技術領域。

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背景技術

鎂合金具有密度小，比強度、比剛度高，阻尼減振性能和鑄造性能優越等特點而受到交通運輸、航空航天以及軍事方面的廣泛關注。Mg-Zn-Cu合金是20世紀80年代發展起來的新型鎂合金。Zn在Mg中的最大固溶度為6.2%，且固溶度隨溫度降低而顯著下降，Mg-Zn合金通過固溶時效提高其強度。Cu的加入一方面提高Mg-Zn合金的共晶溫度，使其具有更高的固溶處理溫度使Zn和Cu能最大限度地固溶于鎂基體中，另一方面改變Mg-Zn合金中共晶相的結構，加入Cu元素后，共晶組織從α-Mg?+?MgZn兩相轉變為α-Mg?+?CuMgZn兩相。合金時效硬化作用主要與兩個沉淀相有關：β₁'?(MgZn₂棒狀)和β₂'?(MgZn₂板狀或盤狀)，Cu的加入顯著提高這兩種沉淀相的濃度，起到時效硬化作用。

目前，研究發現Mg-Zn-Cu系合金具有良好的鑄造性能和可焊接性能，但該系合金必須經過熱處理后才能達到其最佳力學性能。且國內外關于Mg-Zn-Cu合金的研究尚處于起步階段，所開發的合金系較少。

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發明內容

針對現有Mg-Zn-Cu合金存在的上述不足，本發明的目的是提供一種具有良好鑄造性能，強度較高，塑性變形能力良好的含Ce的Mg-Zn-Cu鎂合金。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種含鈰的鎂-鋅-銅鎂合金，包含的化學成分及其重量百分比6.0～10.0%?Zn，3.0～10.0%?Cu，0.15～1.80%?Ce，余量為Mg及不可避免的雜質≤0.15%。本發明在Mg-Zn-Cu系鎂合金基礎上添加Ce，細化晶粒組織，影響Zn、Cu在合金中的分布及第二相類型、形貌和含量。Zn在鎂中的固溶度為6.2%，大于6.2%的Zn含量增加合金中(MgZn)第二相種類及含量，且Mg-Zn的共晶溫度為341°C；Cu的加入提高Mg-Zn的共晶溫度，固溶處理溫度提高，Zn/Cu含量存在一個最佳的比值，使該共晶溫度最高，這里選擇Cu的上限值為10%；Ce在鎂中的固溶度低，約為0.11%，隨著Ce含量的增加，合金晶粒細化，但增加到一定程度，晶粒有粗化的趨勢，因此選擇1.80%作為Ce含量的上限。

本發明優選配方(質量百分比)：Zn?6.0%，Cu?10.0%，Ce?1.80%?，不可避免的雜質≤0.15%，余量為Mg。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

由于添加稀土元素Ce，改變了Mg-Zn-Cu系鎂合金的結晶組織，提高合金的力學及鑄造性能等。Ce在鎂中的固溶度低，約為0.11%。在結晶過程中Ce在界面前方液相中富集，引起液相平衡凝固溫度的降低，使液固界面前沿產生成分過冷，而形核率隨過冷度增大而增加，因此晶粒細化。且生成的稀土化合物在晶界處聚集，抑制了晶粒的長大和晶界的滑移，也有利細化晶粒。微合金元素對Mg-Zn-Cu合金的結晶組織影響較大，Ce的加入改變Zn、Cu在合金中的分布及第二相類型、形貌和含量，從而影響合金的鑄造和力學性能。

采用本方案制成的鎂合金具有如下機械性能：室溫抗拉強度不低于320MPa，屈服強度不低于260MPa，延伸率9-11%。同時，價格較低。

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具體實施方式

下面結合具體實施方法對本發明作進一步說明。

實施例1～5的含量及配比(重量百分比)如表1所示。

表1?實施例合金含量及配比(質量百分比)