[發明專利]一種Mg-Zn-RE-Zr系鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410250496.8
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN103981416A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 孟健;邱鑫;程麗任;牛曉東;杜海;張德平;張洪杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/02;C22F1/06
• 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

本發明涉及金屬合金技術領域，尤其涉及一種Mg-Zn-RE-Zr系鎂合金及其制備方法。

背景技術

鎂合金是一種輕質的金屬結構材料，具有密度低，比強度和比剛度高，阻尼性能好，電磁屏蔽效果好，鑄造性能優良，加工性能好等優點，鎂合金在航空航天、汽車工業和3C行業都有廣泛的應用前景。

鎂合金按照成分的不同可分為Mg-Al系列合金、Mg-Mn系列合金以及Mg-Zn-Zr系列合金，其中Mg-Zn-Zr系列合金是一種高強高韌鎂合金，其性能優于其他兩個系列的合金。通過向Mg-Zn-Zr系列合金中添加稀土元素Y或者富Y稀土化合物，可以進一步提高Mg-Zn-Zr系列合金的綜合性能，如MB25合金和MB26合金，特別是MB26合金，不僅具有較高的抗拉強度(≥360MPa)、屈服強度(≥310MPa)和延伸率(≥13％)，而且成本較低。MB26合金隨著Zn含量的增加，抗拉強度和屈服強度隨之提高，延伸率略有下降，但是隨著Zn含量的增加會降低合金固凝固過程中固相線的溫度，尤其是Zn含量大于4.5wt％時，MB26合金的鑄造工藝性能較差，容易產生疏松和熱裂；而且稀土元素Y或者富Y化合物的加入，使合金凝固體的收縮量增加，鑄造熱應力急劇增大，導致MB26合金在鑄造過程中容易產生各種鑄造缺陷，特別是容易產生心部或邊部的鑄造裂紋；同時MB26合金凝固過程中合金內部發生的相變在增加合金抗拉強度和屈服強度的同時，也增加了晶界處微裂紋的形成，上述原因使現有技術提供的Mg-Zn-Zr系鎂合金力學性能較差而且尺寸較小。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種Mg-Zn-RE-Zr系鎂合金及其制備方法，本發明提供的制備方法得到的Mg-Zn-RE-Zr系鎂合金力學性能較好而且直徑尺寸較大。

本發明提供了一種Mg-Zn-RE-Zr系鎂合金的制備方法，包括以下步驟：

1)、將Mg源、Zn源、Y源、Gd源、La源和Zr源熔化、混合，得到合金液；

2)、將所述合金液進行澆鑄，得到鑄態合金，所述澆鑄時的澆注溫度為690℃～720℃，所述澆鑄時的澆注速度為27mm/min～40mm/min，所述澆鑄時的冷卻速度為1.8K/s～15K/s；所述澆鑄時的液穴深度為160mm～320mm；

3)、將所述鑄態合金進行退火處理，得到Mg-Zn-RE-Zr系鎂合金，所述退火處理的溫度為230℃～320℃，所述退火處理的時間為8小時～12小時；

所述Mg-Zn-RE-Zr系鎂合金包括：0.5wt％～1.2wt％的Y，0.4wt％～0.7wt％的Gd，0.2wt％～0.6wt％的La，4.5wt％～6.4wt％的Zn，0.4wt％～0.7wt％的Zr，雜質元素總量＜0.05wt％，余量為Mg。

優選的，所述步驟2)中的澆注溫度為700℃～710℃。

優選的，所述步驟2)中的澆注速度為30mm/min～36mm/min。

優選的，所述步驟2)中的冷卻速度為3K/s～10K/s。

優選的，所述步驟2)中的液穴深度為200mm～280mm。

優選的，所述步驟3)中退火處理的溫度為260℃～300℃。

優選的，所述步驟1)具體為：

在第一溫度下，將Mg源和Zn源熔化，得到第一混合金屬液，所述第一溫度為670℃～730℃；

在第二溫度下，將所述第一混合金屬液和Y源、Gd源、La源混合，得到第二混合金屬液，所述第二溫度為740℃～780℃；

在第三溫度下，將所述第二混合金屬液和Zr源混合，得到合金液，所述第三溫度為760℃～820℃。

優選的，所述步驟1)得到合金液后還包括將所述合金液進行靜置，所述靜置的溫度為720℃～780℃。

本發明提供了一種Mg-Zn-RE-Zr系鎂合金，包括0.5wt％～1.2wt％的Y，0.4wt％～0.7wt％的Gd，0.2wt％～0.6wt％的La，4.5wt％～6.4wt％的Zn，0.4wt％～0.7wt％的Zr，雜質元素總量＜0.05wt％，余量為Mg。

優選的，包括：0.54wt％～0.73wt％的Y，0.46wt％～0.62wt％的Gd，0.23wt％～0.42wt％的La，4.8wt％～5.2wt％的Zn，0.43wt％～0.54wt％的Zr，雜質元素總量＜0.05wt％，余量為Mg。