[發(fā)明專利]一種中強耐熱鎂合金

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410021998.3
• 申請日: 2014-01-18
• 公開（公告）號: CN103774016A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉楚明;蔣樹農(nóng);肖宏超;萬迎春
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 胡燕瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎂合金領(lǐng)域，特別涉及一種中強耐熱鎂鋁銀鋅系鎂合金。

背景技術(shù)

鎂合金是目前可用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有低密度、高比強度和高比剛度、阻尼減振性能優(yōu)異等特點，在航空、航天及汽車工業(yè)領(lǐng)域已有多年的應用歷史。然而目前鎂合金的應用量遠遠落后于鋼鐵和鋁合金，原因之一在于它的耐熱性差，一般的鎂合金在溫度超過120℃后其強度會大幅度下降，雖然從上世紀40年代以來相繼開發(fā)了一些高溫性能優(yōu)良的稀土鎂合金，如WE43、WE54等，但這些合金包含較大比例的貴重稀土元素，導致合金成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種中強耐熱鎂合金。合金成分為（w%）：鋁：7.5-9.0%，銀：0.02-0.80%，鋅：0.35-0.55%，稀土：0.01-0.10%，鈣：0.001-0.020%，錳：0.05-0.20%，其余為鎂及不可去除的雜質(zhì)元素。所述稀土元素包括鈰、鑭、釹、釔或者它們兩種以上混合物。

鎂鋁鋅系鎂合金是目前工業(yè)上應用最廣泛的鎂合金之一，這些合金具有較高的室溫強度和塑性，優(yōu)異的鑄造和機加工性能，以及較低的成本。鎂鋁鋅系鎂合金中含有熱穩(wěn)定性較差的????????????????????????????????????????????????-Mg₁₇Al₁₂相，因而導致這類鎂合金的高溫性能較差。本發(fā)明通過引入銀、稀土、鈣等元素，改善鎂合金的高溫性能，在成本提高不多的情況下，擴展鎂合金的應用范圍。添加的稀土元素在鎂中有較大固溶度，可實現(xiàn)固溶強化、沉淀強化；稀土元素與鎂、鋁和鋅等合金元素形成高熔點、熱穩(wěn)定性好的金屬間化合物實現(xiàn)彌散強化，從而提高耐熱性能。鎂鋁鋅系合金中添加的鈣和鎂、鋁形成Mg₂Ca、Al₂Ca或(Mg，Al)₂Ca?等化合物，這些化合物在晶界處生成，抑制了低熔點Mg₁₇Al₁₂相的生成，促使合金高溫時的晶界穩(wěn)定性提高。此外，Mg₂Ca、Al₂Ca和(Mg，Al)₂Ca相的熔點高、熱穩(wěn)定性好，對晶界滑移有很好的釘扎作用，因而使合金的高溫性能得以改善。添加少量的鈣還可減輕金屬溶液和鑄件熱處理過程中的氧化。銀在鎂中固溶度大，溶入鎂中后產(chǎn)生很強的固溶強化效果。同時銀能增大固溶體和時效析出相之間的單位體積自由能。此外，銀與空位結(jié)合能較大，可優(yōu)先與空位結(jié)合，使原子擴散減慢，阻礙時效析出相長大，減少或消除時效處理時在晶界附近出現(xiàn)的沉淀帶，使合金組織中彌散性連續(xù)析出的γ相占主導地位，進而提高鎂合金的高溫強度。

銀和鈣的添加量對鎂合金性能影響很關(guān)鍵，添加量過少所起高溫強化作用有限；鈣含量過高易導致鎂合金產(chǎn)生粘膜缺陷和熱裂，銀含量過高則降低合金抗蝕性。

鎂合金中同時添加適量的銀和鈣可細化沉淀析出相的尺寸并增加析出相的數(shù)量，對合金耐熱性能的強化效果優(yōu)于單獨添加銀或鈣。在相同的制備、加工工藝條件下，同時添加適量銀和鈣的鎂合金比無銀和鈣鎂合金的在150℃下屈服應力高20～40%；比單獨添加銀或鈣的鎂合金在150℃下屈服應力高8～25%。

合金中添加的稀土元素和銀元素雖價格較高，但添加量少，其成本仍低于高稀土耐熱鎂合金，其高溫強度則優(yōu)于無銀、稀土、鈣等元素的鎂鋁鋅系鎂合金。

具體實施方式

實施例1鎂合金的化學成分為：8.24%重量比的鋁，0.41%重量比的鋅，0.15%重量比的錳，0.034%重量比的銀，0.016%重量比的鈰，0.0011%重量比的鈣，其余為鎂和鑄造過程中不可避免的雜質(zhì)。用半連續(xù)鑄造法制備出鎂合金鑄錠，經(jīng)均勻化退火、鍛造、軋制和時效處理后，做室溫和150℃拉伸試驗，得到抗拉強度、屈服強度和伸長率，具體數(shù)據(jù)見表1。

實施例2鎂合金的化學成分為：8.22%重量比的鋁，0.4%重量比的鋅，0.14%重量比的錳，0.032%重量比的銀，0.015%重量比的鑭，0.0032%重量比的鈣，其余為鎂和鑄造過程中不可避免的雜質(zhì)。用半連續(xù)鑄造法制備出鎂合金鑄錠后，均勻化退火、鍛造、軋制和時效處理后，做室溫和150℃拉伸試驗，得到抗拉強度、屈服強度和伸長率，具體數(shù)據(jù)見表2。