[發明專利]一種含Sr耐熱鑄造鎂合金

無效

• 申請號: 201110379647.6
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102409208A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 邱克強;尤俊華;任英磊;李慶豐;郝帥
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域

本發明屬于鎂合金材料技術領域，具體涉及一種含Sr耐熱鑄造鎂合金。

背景技術

鎂合金是目前實際應用中最輕的金屬結構材料，具有比重小（1.75～1.85×10³kg/m³，約為鋁的64%,鋼的23%)、比強度和比剛度高、阻尼性和切削加工性好、沖擊功吸收大，以及易回收利用等優點，在汽車、航空航天、電子等領域得到日益廣泛的應用，被認為是一種有效減輕質量、節約能源、環境友好、有利于可持續發展的理想材料。但鎂合金的強度不高，耐熱性能差，限制了其應用范圍。由于強度低，用于汽車等領域的鎂合金零部件不得不增大壁厚，因此提高鎂合金的強度和耐熱性，使其具有良好的綜合性能，是新型鎂合金開發的熱點。

在高強度鎂合金的合金化研究中，合金元素的添加主要集中在鋁、鋅、硅、鍶、銅、鎳、錳、鋯、鈣、鋰和鉍，或者是鈧、釔和稀土元素。其強化機理主要是固溶強化或與鎂形成金屬間化合物強化。目前高強度耐熱鎂合金主要是高稀土含量的合金，由于稀土的價格在國外較高，除在航空航天業應用外，在一般行業，如汽車企業采用的不多。我國雖然是稀土大國，但和其它合金元素相比，稀土價格還是偏高。我國的許多研究者往往偏重于稀土鎂合金的研究，一些研究成果中的稀土或鈧、釔的含量高達10%以上，造成鎂合金的價格高，限制了其推廣應用。因此，當前高強耐熱鎂合金的開發應兼顧提高性能和降低成本兩個方面因素。Si和Sn是提高鎂合金耐熱性能的有益元素，而且價格低廉，它們與鎂反應生成的Mg₂Si和Mg₂Sn相都具有較高的熔點和硬度，不僅是合金中的強化相，而且能提高鎂合金的高溫性能。研究表明鑄態Mg-5wt%Sn合金有較好的綜合力學性能，硅的加入能形成Mg₂Si強化相，但是粗大漢字狀和樹枝狀形態的Mg₂Si相能降低合金的室溫性能，如果能細化Mg₂Si相，將進一步提高合金的力學性能。已有的研究表明加入稀土元素La、Y、Nd、Ce等能夠細化Mg₂Si相，提高合金的室溫和高溫強度，但是稀士價格昂貴，所研發的鎂合金不具有市場競爭性。加入堿土元素Sr或Ca同樣可以細化Mg₂Si相，提高合金的高溫性能，和稀土相比，堿土元素的價格低廉，因此含堿土元素的Mg-Si耐熱鎂合金是今后的發展方向之一。

最近公開的Mg-Sn-Si-La（公開號101948975）耐熱鎂合金專利，通過添加稀土元素La細化Mg₂Si相，同時生成新金屬間化合物La₅Si₄相，雖然提高了合金的耐熱性能，但是稀土元素La是一種戰略資源，價格昂貴（250元/kg）。

本發明擬公開一種Mg-Sn-Si-Sr系耐熱鎂合金，通過添加價格低廉（40元/kg）的堿土元素Sr來細化Mg₂Si相，同時在合金中形成一種耐熱性能優于Mg₂Sn的熱穩定相MgSnSr，提高合金的耐熱性能。Sr變質Mg₂Si相原因如下：從熱力學角度，Sr增大了合金液的過冷度，使Mg₂Si相結晶核心增多，細化了晶粒；從動力學角度，Sr在鎂中的固溶度低，多余的Sr富集在Mg₂Si相的生長界面前沿，使Mg₂Si相生長受到限制。Mg-Sn-Si-Sr系合金中的Mg₂Si，Mg₂Sn和MgSnSr相均具有較好的熱穩定性，所以最終制備的合金具有良好的耐熱性能。

發明內容

本發明提供一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其目的是克服現有技術的不足，制備出成本低、室溫抗拉強度≥200MPa、伸長率≥4.5%，200°C時抗拉強度≥130MPa、伸長率≥10%的耐熱鑄造鎂合金，該合金在200°C，75MPa，100h條件下，壓縮蠕變量≤0.05%。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種含Sr耐熱鑄造鎂合金，其特征在于：所述合金的組分及質量百分比為Sn：3.5%～5.5%，Si：1%～3%，Sr：0.5%～3%，余量為Mg和不可避免的雜質。

雜質元素及質量百分比為Fe≤0.005%，Cu≤0.015%，Ni≤0.002%。

鎂合金的室溫抗拉強度≥200MPa，伸長率≥4.5%。

200°C條件下，鎂合金的抗拉強度≥130MPa，伸長率≥10%。