[發明專利]高性能抗蠕變鎂合金

有效

• 申請號: 201480073926.1
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN105934529B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: B·布朗芬;N·納加;V·科托洛夫斯基;N·莫斯科維奇
• 申請（專利權）人: 死海鎂金屬有限公司
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陸蔚,樊云飛

發明領域

本發明涉及抗蠕變鎂基合金，其應用在高溫下具有良好的可澆鑄性，特別適用于高壓壓鑄，但有益的是其也用于包括沙模鑄造(sand casting)、熔模鑄造(investment casting)、金屬型鑄造(permanent mold casting)和直冷鑄造(direct chill casting)或雙輥鑄軋(twin-roll casting)的工藝中。

背景技術

鎂工業正經歷迅速增長，部分是由于運輸工業的需求以改善燃料經濟性和排放。此外，在鎂合金的消費者應用，例如電動手持工具、草坪和花園設備、電子和光學設備等中已取得重量減輕方面的重大進步。為了顯著擴展上述應用，需要新的先進的合金。

由于高壓壓鑄(HPDC)的生產能力和其對于大規模生產的適用性，高壓壓鑄是主要的鑄造形式。目前，最常用且最新的用于HPDC工藝的鎂合金是含Al的合金。不過，這些合金不能在高于150-170℃的溫度、60-100MPa高壓下使用。US 6,193,817描述了鎂基合金，其含有0.1-2.0重量％Zn、2.1-5.0重量％RE元素(基于Ce的稀土金屬混合物)、最高達0.4重量％的選自下組的至少兩種元素的組合：Zr、Hf和Ti，以及任選地最高達0.5重量％的Mn和最高達0.5重量％的Ca。合金的高壓壓鑄得到了低的強度(TYS＝120MPa,UTS＝165MPa)和伸長率(E＝2％)。

EP 1866452公開了鎂基合金，其含有1.5-4.0％RE元素、0.3-0.8％Zn、0.02-0.1％Al、4-25ppm Be和任選最高達0.2％Zr、0.3％Mn、0.5％Y和0.1％Ca。在壓鑄條件下，該合金顯示低的抗張強度(TYS＝130MPa,UTS＝160MPa)和伸長率(E＝1-3％)。

WO 2009/086585涉及鎂基合金，其含有2-5％RE元素(主要是La和Ce，其中La含量高于Ce含量)和0.2-0.8％Zn。此外，所述合金含有任選的Y、Gd、Zr、Mn、Ca和Be。這些合金也設計用于高壓壓鑄，但其顯示非常低的伸長率、TYS和UTS值。

SU 1,360,223公開了Mg基合金，其含有0.1-2.5％Zn、0.3-1.0％Zr、0.8-4.5％Nd、0.5-5.0％Y、0.8-4.5％Gd和0.01-0.05％Mn。這些合金用于沙模鑄造法且在完整T6處理后顯示最佳的性質。

US 4,116,731描述了經熱處理和老化的鎂基合金，其含有0.8-6.0重量％Y、0.5-4.0重量％Nd、0.1-2.2重量％Zn、0.3-1.1重量％Zr、最高達0.05重量％Cu和最高達0.2重量％Mn。由于上述專利要求了相對寬的濃度范圍，所述合金具有非常多變的性質，此外，該合金僅設計用于沙模鑄造工藝。

EP 1329530公開了鎂基澆鑄合金，其含有0.2-0.8重量％Zn、0.2-0.8重量％Zr、2.7-3.3重量％Nd、0.0-2.6重量％Y和0.03-0.25重量％Ca。該合金在重力澆鑄之后并在完整的T6熱處理之后以及擠出和鍛造之后具有高強度和高抗蠕變性。但是并不涉及HPDC。

CN 1752251描述了鎂合金，其含有0.35-0.8重量％Zr、2.5-3.6重量％Nd、0.0-0.4重量％Zn、0.0-0.5重量％Ca和0.0-0.02重量％雜質。通過兩步法制備該合金，所述兩步法包括制備中間母合金Mg-Nd、Mg-Ca和Mg-Zr的步驟，以及用Nd、Ca和Zr將所述母合金合金化的步驟。該技術的復雜性顯著增加了最終合金產品的成本。

EP 1641954公開了抗蠕變合金，其含有2.0-4.5％Nd、0.2-1.0％Zr、0.2％-7.0％HRE(原子數為62-71的重稀土元素)、任選的最高達0.4％的其它RE元素、最高達0.5％Y、最高達1.3％Zn、最高達0.5％Mn和最高達0.4％Hf或Ti。該合金主要設計用于沙模鑄造，此外，由于使用了重稀土元素，例如1.0-1.6％含量的Gd，該合金是昂貴的。

US 2009/0081313涉及生物可降解的鎂合金，其含有1.5-5.0％Nd、0.1-4.0％Y、0.1-2.0％Ca和0.1-1.0％Zr。這些合金設計成用于通過擠出制備醫學植入物。高Ca含量使得在HPDC加工中增加了孔隙率、脆性和熱開裂。