[發明專利]一種稀土鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201310489037.0
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103484743A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 孟健;田政;張德平;孫偉;楊強;杜海;邱鑫;牛曉東
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及鎂合金技術領域，尤其涉及一種稀土鎂合金及其制備方法。

背景技術

鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其具有密度小，比強度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力大，耐有機物和堿的腐蝕性能好等特點，鎂合金是實用金屬中是最輕的金屬結構材料，廣泛應用于航空、航天、運輸、化工、火箭等重要軍用民用領域。鎂合金按照主要添加的合金元素，可以分為很多種，性能上也存在很大差別。近些年，隨著業界對稀土元素性質的研究以及相關產品的應用與開發，將稀土元素作為重要的合金元素在鎂合金研究領域里日益受到重視，在現今新開發的鎂合金體系中，含稀土的鎂合金體系已達50%以上。

稀土鎂合金是指含有稀土元素的鎂合金，由于大部分稀土元素與鎂的原子尺寸半徑相差在±15%范圍內，在鎂中有較大固溶度，因而具有良好的固溶強化和沉淀強化的作用，可以有效地改善合金組織和微觀結構，增強合金耐蝕性和耐熱性，提高合金室溫及高溫的力學性能。同時稀土元素原子擴散能力差，對提高鎂合金再結晶溫度和減緩再結晶過程有顯著作用。此外，稀土元素還有很好的時效強化作用，可以析出非常穩定的彌散相粒子，從而大幅度提高鎂合金的高溫強度和蠕變抗力。

隨著全球航天科技的發展，對高性能輕質材料的需求日益迫切，特別是近年來航空儀器、航天艙體等大型結構件對輕質材料耐高溫性能的需求，促使高強耐熱的稀土鎂合金發展迅速。稀土鎂合金中稀土含量較高的WE系、Mg-Gd-Y-Zr系、Mg-Y-Gd-Zn-Zr系等合金因具有良好的高溫力學性能，因此在航空航天領域里得到了廣泛的關注。

但在此類稀土鎂合金中，只有稀土質量百分比含量大于10%才具有顯著的特性。稀土含量過低時，稀土鎂合金高溫力學性能不佳，特性不明顯；稀土含量過高時則密度過大、成本過高、延展性過低。因而這類合金稀土質量百分比含量均超過10%，從而導致其價格高、塑性差、難加工，應用范圍受到較大限制，難以進行工業規模化生產。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種稀土鎂合金及其制備方法，本發明提供的稀土鎂合金中稀土質量百分比含量不高于10%，同時還在高溫下具有良好的力學性能。

本發明公開了一種稀土鎂合金，其特征在于，按質量百分比組成包括：

Gd：3.5～4.5%；

Y：2.2～2.8%；

Nd：1.5～2.0%；

Dy：0.1～1.5%；

Zr：0.45～0.55%；

余量為Mg。

優選的，包括0.3～1.0%的Dy。

本發明公開了一種稀土鎂合金的制備方法，包括以下步驟：

A）將鎂、鎂-釓中間合金、鎂-釔中間合金、鎂-釹中間合金、鎂-鏑中間合金以及鎂-鋯中間合金熔融制備得到稀土鎂合金鑄件；

B）將上述步驟A）得到的稀土鎂合金鑄件熱處理后得到稀土鎂合金。

優選的，所述鎂-釓中間合金中，鎂的質量百分比為70～90%，釓的質量百分比為10～30%；所述鎂-釔中間合金中，鎂的質量百分比為70～90%，釔的質量百分比為10～30%；所述鎂-釹中間合金中，鎂的質量百分比為70～90%，釹的質量百分比為10～30%；所述鎂-鏑中間合金中，鎂的質量百分比為70～90%，鏑的質量百分比為10～30%；所述鎂-鋯中間合金中，鎂的質量百分比為60～80%，鋯的質量百分比為20～40%。

優選的，所述步驟A）具體為：

A1）在保護氣的作用下，將鎂、鎂-釓中間合金和鎂-釹中間合金熔融，得到第一熔體；

A2）向上述第一熔體中加入鎂-釔中間合金、鎂-鏑中間合金和鎂-鋯中間合金，升溫并通入氬氣，得到第二熔體；

A3）將步驟A2）得到的第二熔體恒溫靜置后，再降溫進行澆鑄，得到稀土鎂合金鑄件。

優選的，所述熔融的溫度為750～770℃。

優選的，所述升溫的溫度為775～790℃，所述通入氬氣的時間為15～35分鐘。

優選的，所述靜置的時間為10～30分鐘，所述降溫的溫度為730～750℃。

優選的，所述步驟B）的具體步驟為：

B1）將所述稀土鎂合金鑄件在第一溫度下恒溫1～3小時，再升至第二溫度下恒溫7～9小時，最后在室溫下冷卻22～26小時；

B2）將步驟B1）處理過的稀土鎂合金鑄件在第三溫度下恒溫46～50小時后，在室溫下冷卻后得到稀土鎂合金。