[發明專利]一種高彈性模量鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201410324673.2
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104046870A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 胡繼龍
• 申請（專利權）人: 北京汽車股份有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C23/02;C22C23/04;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

技術領域

本發明涉及有色金屬材料及其加工領域，特別涉及一種鎂合金及其制備方法。

背景技術

為達到減重增效的目的，汽車制造業對高性能輕質材料的需求量迅速增長，鎂合金材料作為可工業化生產的最輕金屬結構材料，受到了特別的重視。近年來，航空航天及交通運輸工具的速度越來越高，所需的動力功率越來越大，對材料的耐熱性能及抗彈性變形能力提出了更高的要求。合金化是提高合金力學性能的有效手段。

由混合定律可知，多相合金的彈性模量是由其組成相的彈性模量及其體積分數決定的。可惜的是，Mg-Al、Mg-Zn以及Mg-Al-Zn系合金中Mg₁₇Al₁₂(47.4GPa)和MgZn₂(44.8GPa)等相的彈性模量都比較低，使得合金的彈性模量也比較低，僅為40～45GPa，最終導致其抗彈性變形能力差，不能滿足汽車制造業以及工程領域對輕質高強高彈性模量鎂合金材料的需求。因此，研發高強高彈性模量鎂合金材料的需求已變得非常迫切。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種高彈性模量鎂合金，該合金組分配比合理、加工制造容易、價格低廉，可滿足室溫條件下對要求彈性模量為50～65GPa并且抗拉性能和延展率優異的輕質材料和(或)零部件制造的需求。

本發明提供的高彈性模量鎂合金，由包括下述組分按重量百分比的組分制成：

鋁和/或鋅?1.0-10.0％，

硅和/或鍺?1.0-15.0％，

余量為鎂；各組分重量百分之和為100％。

鋁和/或鋅、以及硅和/或鍺為本發明添加的合金元素，所述鋁和/或鋅、以及硅和/或鍺的總重量百分含量為2-25％。

所述鋁和/或鋅的重量百分含量優選為5.0-10.0％，最優選為8.0-10.0％。

鋁和鋅可以同時加入，也可加入其中的一種。當其同時加入時，鋁和鋅添加重量比為9:1-1:1，優選為3:1-1:1。

所述硅和/或鍺的重量百分含量優選為5.0-15.0％，最優選為10.0-15.0％。

硅和鍺可以同時加入，也可加入其中的一種。。當其同時加入時，硅和鍺添加重量比為4:1-1:1，優選為2:1-1:1。

本發明提供的高彈性模量鎂合金，優選由包括下述重量百分含量的組分制成：

鋁和/或鋅?5.0-10.0％，

硅和/或鍺?5.0-15.0％，

余量為鎂；各組分重量百分之和為100％。

為了細化晶粒，改善晶界結構，提高鎂合金的塑性，本發明的制成高彈性模量鎂合金的組分，還包含重量百分含量小于等于2％的活性元素X，所述活性元素X選自鈦(Ti)、銀(Ag)、鋯(Zr)、鈣(Ca)、鈧(Sc)、鑭(La)、鈰(Ce)、銪(Eu)、鐠(Pr)、钷(Pm)、釤(Sm)中的任意一種。實驗證明，小于等于2％的活性元素X的添加可以細化晶粒，改善晶界結構，提高鎂合金的塑性。所述活性元素X的重量百分含量優選為0.1-2.0％，更優選為1.0-2.0％。

具體的，所述鎂合金由下述組分制成：

鋁和/或鋅?1-10％，

硅和/或鍺?1-15％，

所述活性元素X?小于等于2％，

余量為鎂；各組分重量百分之和為100％。

所述鎂合金優選由下述組分制成：

鋁和/或鋅?1.0-10.0％，

硅和/或鍺?1.0-15.0％，

所述活性元素X?1.0-2.0％，

余量為鎂；各組分重量百分之和為100％。

本發明還提供上述鎂合金的方法，包括下述步驟：

按照上述的制備鎂合金的組分，將鎂錠在Ar氣保護氣氛下加熱至700-720℃，待鎂錠熔化后，將硅加入到鎂熔體內，攪拌，待硅塊全部溶解后，升溫至730-740℃，然后，加入其余組分，并攪拌，精煉扒渣，澆鑄，得到鑄錠。

所述方法中，Mg用純鎂的方式加入，Si用純硅的方式加入，所述硅為粒徑為1.0～2.0cm的硅塊；若制成鎂合金的組分中含有鋅，鋅以純鋅的方式加入鎂熔體內，其余組分的均以鎂基中間合金的形式添加。

所述方法中，控制鎂基中間合金完全熔化至澆鑄時間小于等于3分鐘，