[發明專利]一種Al、Zn強化Mg-Sn-RE基高強韌耐熱鎂合金

無效

• 申請號: 201110185132.2
• 申請日: 2011-07-04
• 公開（公告）號: CN102242298A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 陳云貴;李世成;肖素芬;唐永柏;丁武城
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于輕金屬鎂合金材料類，涉及鎂合金的室溫性能和高溫性能的改性。

背景技術

鎂合金作為最輕的金屬結構材料，在節能減排任務尤重當今社會情況之下，將會有很好的應用前景，因為在航天、軍工、汽車及其他很多行業中，減重即可降低能耗。同時，還因為鎂合金具有比重輕、比強度比剛度高、阻尼減振降噪能力強、液態成型性能優越和易于回收利用等優點被譽為21世紀“綠色結構材料”。雖然鎂合金有諸多優點，但也有一些限制其應用的不足之處。現有的鎂合金塑性和屈服強度普遍較差(如AZ系列和AM系列)，尤其是鎂合金的高溫抗蠕變性能差（如Mg-Al系），使得鎂合金不能長期工作在溫度超過120℃的環境中，因此這就限制了鎂合金零件不能作為一些耐熱部件來使用，大大的限制了鎂合金的應用范圍。也正是基于這些原因，現在國內外對高強高韌鎂合金以及耐熱鎂合金的研究都傾注了很大的熱情。

根據現有的專利和文獻檢索發現，已經有一些專利和文獻公開了一些高強度耐熱鎂合金的制備方法和工藝。如專利CN?101440449A?公開了“一種多元耐熱鎂合金及其制備方法”，其成分設計為Sn：3%~5%、Mn：1.0%~1.5%、Ca：0.9%~1.8%、Ce：0.3%~0.6%、Sc：0.3%~0.5%、Sr：0.08%~0.12%，根據所提供實例，合金的經過固溶時效處理后室溫抗拉強度為180MPa左右，屈服強度為160MPa左右，延伸率為3%~4%，穩態蠕變速率范圍為3×10^-8?s^-1~4×10^-8s^-1。專利CN?101532107A公開了“一種耐熱稀土鎂合金及其制備方法”，其成分設計為Gd：8%~15%、Y：2%~5%、Sm：0.4%~4.5%、Zr：0.3%~0.7%、Sb：0.3%~2%，根據所提供實例，合金的經過固溶時效處理后室溫抗拉強度為270MPa左右，延伸率為3%~4%。專利CN?101463441A公開了“含稀土高強度耐熱鎂合金及其制備方法”，?其成分設計為Y：3%~16%、Gd：0~10%、Ca：0.3%~5%、Zr：0.1%~1.5%以及一種或幾種含量范圍為0~5%的Nd、Si、Sb、Ti、Sn、Sr、Bi、Cd，根據所提供實例，合金鑄態下室溫抗拉強度范圍為170MPa~210MPa，延伸率為5%左右。這些專利提供了具有較高強度的耐熱鎂合金，然而從這些專利也可看出，目前大多數高強度耐熱鎂合金也有一些不足之處，首先是這些合金的成分較為復雜，含有的高熔點金屬較多，生產工藝不太好控制，其次是合金中含有含量較高的價格較為昂貴的金屬元素，使得合金的經濟成本增加較明顯，還有一點就是合金的強度雖然較高，但是塑性較差。

為了降低耐熱鎂合金的經濟成本，現在也有研發出來的一些不含稀土的耐熱鎂合金，如Mg-Al-Ca系、Mg-Al-Si系和Mg-Al-Sr系等。但是，根據專利CN?101476072A（一種含Ca和Sr的耐熱變形鎂合金）、CN?1614064A（一種含Ca和Si的高強度抗蠕變變形鎂合金）以及R.?Ninomiya等發表在Acta?metal.?Mater上的文獻Improved?heat?resistance?of?Mg-Al?alloys?by?the?Ca?addition（Ca對Mg-Al系鎂合金蠕變性能的提高）的報道?，Mg-Al-Ca系合金中因為容易形成尺寸較為粗大的Mg₂Ca的相和Al₂Ca相，惡化合金室溫力學性能，同時較高的Ca含量使得合金鑄造困難；Mg-Al-Si系合金組織中存在粗大的漢子狀的Mg₂Si相，嚴重危害其力學性能，使得其只能在快速冷卻的壓鑄工藝下成型；Mg-Al-Sr系的AJ52、AJ62等合金熔煉及澆注溫度要求高，壓鑄難，而且在普通的重力鑄造下為AJ52合金的抗拉強度僅為150MPa左右，延伸率僅為6%左右。

綜上所述，現在研發出來的耐熱鎂合金存在經濟成本高，成型工藝要求苛刻，特別是室溫性能不很理想等不足之處，使得鎂合金的應用受到不同程度的限制。因此，開發出經濟性高，強度和塑性較好的耐熱鎂合金，能夠在很大程度上擴展鎂合金的應用領域，具有十分重要的意義。

發明內容