[發(fā)明專利]一種低稀土高強(qiáng)鎂合金

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410245211.1
• 申請(qǐng)日: 2014-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN104294124B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張清;李全安;陳君;付三玲;朱宏喜;張興淵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C23/02
• 分類號(hào): C22C23/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鎂合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低稀土高強(qiáng)鎂合金。

背景技術(shù)

鎂及鎂合金是工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在許多領(lǐng)域應(yīng)用都有十分顯著的優(yōu)勢(shì)，特別是在汽車工業(yè)中具有其他材料無法取代的優(yōu)勢(shì)。但是，普通鎂合金的耐熱性能不佳，當(dāng)溫度超過120℃時(shí)，鎂合金的強(qiáng)度迅速下降，嚴(yán)重阻礙其在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。雖然相繼出現(xiàn)了一些性能較好的耐熱鎂合金，但是這些合金中一般都含有比例較高的稀土元素，致使合金的成本過高，應(yīng)用受到限制。因此，在提高鎂合金耐熱性能的同時(shí)降低其成本，已成為發(fā)展鎂合金材料的重要課題。

現(xiàn)有的耐熱鎂合金研究主要從限制位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)化晶界入手，通過適當(dāng)?shù)暮辖鸹ㄟ^引入熱穩(wěn)定性高的第二相、降低元素在鎂基體中的擴(kuò)散速率或者改善晶界結(jié)構(gòu)狀態(tài)和組織形態(tài)等手段，來實(shí)現(xiàn)提高鎂合金高溫性能的目的。目前，在所有合金元素中，稀土(RE)是提高鎂合金高溫性能最有效的合金元素。大部分稀土元素在鎂中具有較高的固溶度極限，而且隨溫度下降，固溶度逐漸下降，從而在隨后的時(shí)效過程中析出彌散的、高熔點(diǎn)的稀土化合物相；稀土元素還可以細(xì)化晶粒、提高室溫強(qiáng)度，而且分布在晶內(nèi)和晶界(主要是晶界)的彌散的、高熔點(diǎn)稀土化合物，在高溫時(shí)仍能對(duì)晶內(nèi)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和晶界滑移起到釘扎作用，從而提高鎂合金的高溫性能；同時(shí)，稀土元素在鎂基體中的擴(kuò)散速率較慢，這使得含稀土鎂合金適于在較高溫度環(huán)境下工作。Mg-Al系合金是重要的低成本耐熱鎂合金系，具有良好的鑄造性能和室溫力學(xué)性能，加入適量稀土元素后，其高溫力學(xué)性能可進(jìn)一步提高。含稀土Mg-Al系成為發(fā)展低成本耐熱鎂合金的一個(gè)重要合金系。

作為鎂和稀土資源大國(guó)，中國(guó)關(guān)于含稀土鎂合金的研究近年來不斷增多和深入，稀土鎂合金的成功研發(fā)將有助于我們利用這一優(yōu)勢(shì)。目前發(fā)展較為成功的商業(yè)稀土鎂合金，其存在的主要不足是稀土含量過高，導(dǎo)致成本過高，其應(yīng)用受到嚴(yán)重的限制。低稀土耐熱鎂合金的開發(fā)具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低稀土高強(qiáng)鎂合金。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種低稀土高強(qiáng)鎂合金，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：7.5％～8.5％Al、0.4％～0.6％Y、0.2％～0.4％Sm、0.1％～0.3％Sb，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)元素。

雜質(zhì)元素Si、Fe、Cu、Ni的總質(zhì)量百分含量小于0.2％。

所述Y和Sm的質(zhì)量百分比之和為0.7％～0.9％。

本發(fā)明的低稀土高強(qiáng)鎂合金，是以鎂、鋁、銻和中間合金Mg-Y、Mg-Sm為原料熔煉鑄造并經(jīng)過固溶和時(shí)效熱處理制成的。

本發(fā)明的低稀土高強(qiáng)鎂合金，合金組分為Mg-Al-Y-Sm-Sb。本發(fā)明采用Al為第一組分，為保證合金具有良好的鑄造性能和綜合力學(xué)性能，Al的加入量定為7.5～8.5wt％。為了降低合金成本，稀土等其他元素的含量均嚴(yán)格控制，遵循的原則是多元微量。因此，Y、Sm、Sb元素的含量均低于1wt％。Y在Mg中的最大固溶度為12wt％，為保證合金得到良好的固溶強(qiáng)化和時(shí)效析出強(qiáng)化效果，同時(shí)考慮成本，Y的加入量定為0.4～0.6wt％。采用輕稀土Sm與重稀土Y組合使用，Sm可以降低Y在Mg中的固溶度，從而增加Y的時(shí)效析出強(qiáng)化效應(yīng)；Sm在Mg中的最大固溶度為5.7wt％，為了保證強(qiáng)化效果而又盡量降低稀土總含量，因此本發(fā)明的Sm加入量定為0.2～0.4wt％。加入少量的Sb，可以在基體中析出熱穩(wěn)定性高的Mg₃Sb₂，在高溫下有效地強(qiáng)化基體，抑制高溫下晶界的滑移，但Sb過量會(huì)影響鑄造性能和力學(xué)性能，因此本發(fā)明的Sb加入量定為0.1～0.3wt％。綜合利用稀土元素Y、Sm和其他元素Sb的強(qiáng)化作用，進(jìn)一步提高合金的室溫和高溫強(qiáng)度。

本發(fā)明的低稀土高強(qiáng)鎂合金，合金組分為Mg-Al-Y-Sm-Sb，具有優(yōu)異的室溫和高溫強(qiáng)度，室溫抗拉強(qiáng)度不低于250MPa，150℃時(shí)抗拉強(qiáng)度不低于190MPa，滿足汽車工業(yè)中對(duì)耐熱溫度要求不是很高的零部件的要求；稀土用量低于1％，成本較低，室溫和高溫強(qiáng)度較高，在汽車工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的低稀土高強(qiáng)鎂合金，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：7.5％Al、0.4％Y、0.3％Sm、0.3％Sb，雜質(zhì)元素Si、Fe、Cu、Ni的總質(zhì)量百分含量小于0.2％，余量為Mg。Y和Sm的質(zhì)量百分比之和為0.7％。