[發明專利]含Sm的Mg-Al-Zn系耐熱變形鎂合金

無效

• 申請號: 201310085973.5
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103131924A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 陳玉安;劉光瓊;葉睿宇;劉浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02
• 代理公司: 重慶志合專利事務所 50210
• 代理人: 胡榮琿

技術領域

本發明涉及一種鎂合金，特別涉及一種含Sm的Mg-Al-Zn系耐熱變形鎂合金。

背景技術

自20世紀90年代中期以來，隨著社會的快速發展，金屬材料的消耗量急劇上升，許多金屬礦產資源日益枯竭，世界能源資源危機與環境污染等問題日趨嚴重，基于對環保和節能的迫切要求，被稱為21世紀綠色工程金屬結構材料的鎂及其合金逐漸引起廣泛的關注和重視。與其他許多金屬材料相似，鎂合金根據其生產方式的不同，可以分為鑄造鎂合金與變形鎂合金兩大類，目前使用的鎂合金大多數是以模鑄、壓鑄以及半固態成形等工藝生產的鑄造鎂合金，此類合金存在著組織分布不致密、成分偏析較嚴重，力學性能偏低等缺點，使得鎂合金的性能優勢得不到充分發揮。與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金更具發展潛力，在熱變形（擠壓、鍛造、軋制等）后，組織得到了顯著細化，鑄造組織缺陷被消除，獲得了更高的強度、更好的延展性及更多樣化的力學性能，同時生產成本更低。另外，變形鎂合金是未來空中運輸、陸上交通以及軍工領域的重要結構材料，許多板材、棒材、管材等變形鎂合金是無法用鑄造產品代替的，因此變形鎂合金更具有發展潛力。

Mg-Al-Zn系變形鎂合金一般屬于中等強度，塑性較高的變形鎂合金材料，而且價格較低，是最常用的合金系。該系鎂合金具有較高含量的Al，主要強化相為Mg₁₇Al₁₂相，此相為高溫軟化相，其在室溫下能夠有效的釘扎晶界，提高合金的力學性能，但是當溫度高于120℃時，其容易發生軟化，強化作用顯著降低，從而導致合金高溫力學性能不佳。

合金化是實際應用中改善鎂合金性能最常用和最有效的方法。稀土元素因具有凈化合金溶液、改善合金組織、提高合金室溫及高溫力學性能、增強合金耐蝕性能等獨特作用而廣受關注。目前關于Nd、Ce、Y等稀土元素在鎂合金中應用的文獻報道很多，然而這些報道基本都是關于改善合金常溫力學性能或者是針對鑄造鎂合金的高溫力學性能研究，有關稀土元素對變形鎂合金高溫力學性能以及稀土Sm在耐熱變形鎂合金中的應用，目前國內外的文獻未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種含Sm的Mg-Al-Zn系耐熱變形鎂合金，該耐熱變形鎂合金，在不降低合金常溫力學性能的前提下，能夠明顯的提高150℃合金的抗拉強度及屈服強度。本發明所述制備方法簡單，設備成本低，容易實施。

本發明的技術方案是：

一種含Sm的Mg-Al-Zn系耐熱變形鎂合金，其各組分的質量百分含量為：

Al???????7.7~8.1%；

Zn???????0.47~0.54%；

Sm???????0.2~1.5%；

Mn???????≤0.15%；

余量為Mg。

進一步的，本發明所述鎂合金，各組分的質量百分比為：

Al?????????8.0%；

Zn?????????0.5%；

Sm?????????0.2~1.5%；

Mn????????≤0.15%；

余量為Mg。

含Sm的Mg-Al-Zn系耐熱變形鎂合金的制備方法，有以下步驟：

①按照上述配比取各組分原料，將配好的原料放入不銹鋼坩堝內，然后連同不銹鋼坩堝一同放入中頻電磁感應熔煉爐內的石墨坩堝中，于330-370℃左右預熱烘干；

②原料預熱后，將感應爐溫度升至730～750℃，待原材料完全熔化后，將溫度降為660-700℃，保溫3min，保溫同時向坩堝內撒入一層覆蓋劑，防止鎂在高溫下過分氧化；

③保溫完畢后，關閉感應熔煉爐，然后將裝有合金熔液的不銹鋼坩堝提出，迅速且勻速的放入預先準備的飽和鹽水中冷卻成型；待坩堝冷卻后，剖開坩堝，獲得合金鑄錠；

④將熔煉所得的合金鑄錠進行均勻化處理，具體工藝為隨爐升溫至440℃，保溫10h后空冷；

⑤將均勻化處理后的合金錠連同擠壓模具、擠壓墊片一起放入熱處理爐內，于380℃保溫1.5h；同時將擠壓筒的溫度升至380℃，保溫半個小時。保溫完畢后，將合金錠取出放入擠壓機上以25為擠壓比擠壓成形，擠出后直接空冷，得到含Sm的Mg-Al-Zn系耐熱變形鎂合金。

所述覆蓋劑為河南省孟州市興達合金化工有限公司生產的5號熔劑，其成分組成為（以下均為質量百分含量）：

氯化鎂：24%～30%；

氯化鉀：20%～26%；

氯化鋇：28%～31%；

氟化鈣：13%～15%；