[發明專利]一種高強度鎂鋰合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201310177285.1
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103290284A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 冷哲;張景懷;郭旭英;張麗;林華益;費鵬飛;尹婷婷;張密林;巫瑞智
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22F1/06
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技術領域

本發明涉及的是一種鎂基合金，本發明也涉及一種鎂基合金的制備方法。

背景技術

鎂鋰合金是最輕的金屬結構材料，它具有密度小、比強度和比剛度高、減震性好、易于切削加工等優點，被認為是航天器和汽車輕量化生產的最佳材料。

當前，在國際上獲得工業應用的鎂鋰合金主要有三種牌號;MA21、MA18和LA141,但是這三種鎂鋰合金的強度均不是很高。因此，提高鎂鋰合金的強度是一個重要的問題。申請號為200410096186.1的專利文件中，公開了一種含鋰鎂合金材料及其制備方法，采用Al、RE、Zn、Zr等合金化元素強化鎂鋰合金，制備了只含有β相的單相合金，該合金的抗拉強度達到180～280MPa。申請號為:201110266610.2的專利文件中，公開了一種高塑性雙相含釔的鎂鋰鋁合金及其制備方法，制備了α+β雙相合金，該合金保證了較高強度（抗拉強度達到145～175MPa）的同時具有很好的塑性。但是這兩類合金的Li含量都比較高，高的Li含量雖然保證了合金具有良好的塑性，但是這樣勢必會造成合金成本的增加，而且還會影響合金的強度、熱穩定性和耐腐蝕性能。此外，傳統的變形處理工藝（如：擠壓、軋制等）對β相的強化效果非常有限，這導致了β相或α+β雙相鎂鋰合金在后續的變形處理中不會大幅度提高強度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Li含量較低的高強度鎂鋰合金。本發明的目的還在于提供一種能在保證合金具有良好的塑性的同時，增加合金的強度的高強度鎂鋰合金的制備方法。

本發明的高強度鎂鋰合金的組成成分及其質量百分含量為：Li：4.5～5.5%，RY(富釔)：2.0～3.8%，Zn：0.2～1.0%，不可避免的Fe、Cu、Ni、Si雜質總量小于0.03%，余量為Mg。稀土元素是以Mg-RY中間合金中間合金的方式加入合金中。

本發明的高強度鎂鋰合金的制備方法為：

以商業純Mg、商業純Li、商業純Zn、Mg-RY中間合金為原料，按照產品的質量百分含量為：Li：4.5～5.5%，RY(富釔)：2.0～3.8%，Zn：0.2～1.0%，不可避免的Fe、Cu、Ni、Si雜質總量小于0.03%，余量為Mg的比例混合，在真空感應熔煉爐中進行熔煉，熔煉之前先將爐內抽至真空狀態，再充入氬氣進行保護，熔煉過程一直在氬氣氣氛的保護下進行，熔煉溫度為660～750℃，熔煉后的熔體澆鑄到金屬模具中得到鑄態合金；

進行至少2道次熱擠壓，主要熱擠壓工藝參數為：

第1道次熱擠壓：擠壓溫度為300～320℃，擠壓速率為1.2～1.5m/min，擠壓比為4～6，擠壓前進行勻質化處理：勻質化溫度為300～320℃，保溫時間為3～6h，冷卻方式為空冷；

第2道次熱擠壓：擠壓溫度為280～320℃，擠壓速率為1.2～1.5m/min，擠壓比為15～25，擠壓前進行退火處理：退火溫度為300～320℃，保溫時間為0.5～1h，冷卻方式為空冷；

其它道次熱擠壓的條件與第2道次熱擠壓相同；

總擠壓比為60～150。

在多道次擠壓工藝中，第n（n>2）道次擠壓可類比于第二道次擠壓，但擠壓溫度可適當降低。每道次擠壓前均進行退火處理。

本發明所具有的實質性特點和顯著的進步為：

（1）本發明在鎂鋰合金中通過對元素種類、各元素之間的比例關系的合理匹配，添加特定組成的RY、Zn等合金化元素形成金屬間化合物來強化合金。

（2）本發明具有較低的Li的含量，把合金控制在α單相區內，避免了多道次大擠壓比擠壓對β相或α+β雙相鎂鋰合金強化效果差的劣勢。并且低的Li含量降低了合金成本，改善了合金的耐腐蝕性及熱穩定性。

（3）本發明采用的是Mg-RY中間合金的方式加入合金化元素的，避免了純Y價格昂貴和熔點高的缺點。大大減低了合金的成本，利于商業化應用。

（4）本發明采用的是2道次或多道次擠壓的方法制造大擠壓比鎂鋰合金的，第一道次的主要目的是初步細化合金晶粒，改善合金塑性，使后續道次的擠壓更容易進行,容易制造大擠壓比型材。2道次或多道次擠壓的方法降低了擠壓溫度，改善鎂鋰合金性能。

（5）本發明操作簡單，容易進行。所得合金具有高的強度和良好的塑性。室溫下的抗拉強度為220～260MPa，屈服強度為180～220MPa，延伸率為15%～25%。

該發明合金隨著Li、RY和Zn元素含量和擠壓道次及擠壓比的變化，其性能在一定范圍內改變，可通過調節合金化元素的含量、比例及擠壓工藝滿足多種應用場合的要求。