[發明專利]一種低鋁低鈣、高Ca/Al比Mg?Ca?Al合金及制備方法

有效

• 申請號: 201510577402.2
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105132769B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 陳鼎;陳振華
• 申請（專利權）人: 湖南大學;波音（中國）投資有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明公開了又一種Mg-Ca-Al合金及制備方法，它是一種低鋁低鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金及制備方法；屬于鎂合金和/或鎂基復合材料制備技術領域。

背景技術

鎂合金具有機械加工性好、高比強度、尺寸穩定性高、以及易于回收利用等特點。在航空航天、電子和汽車等行業有廣闊的應用前景。然而鎂合金易腐蝕、易燃燒、難于熱加工成形，使得鎂合金的大規模的工業化應用受到了限制，因此提高抗腐蝕性能、阻燃溫度和改善鎂合金加工性能、一直是鎂合金研究的一個重要課題。大多數現有鎂合金的燃燒溫度并不高，為提高鎂合金的燃燒溫度，通常在合金基體中添加稀土元素，如向AZ91合金中加入0.3wt％Be后燃點達到750℃，加入1wt％Ce后燃點達到724℃；向ZM5鎂合金中加入1wt％La合金的燃點達到711℃，加入0.12wt％混合稀土燃點達到820℃。現有Mg-Al-Ca合金的室溫強度普遍偏低，如鑄態AX51(Mg-5Al-1Ca)的屈服和抗拉強度分別為118MPa和175MPa，伸長率為5.6％；擠壓態Mg-6Al-1Ca的抗拉強度為225MPa，伸長率為10％；擠壓態Mg-6Al-2Ca的屈服強度和抗拉強度分別為177MPa和244MPa，伸長率為14％。

在上世紀60年代研究者就發現Mg-Al合金中加入Ca元素有利于提高合金的蠕變性能。鈣在鎂中的固溶度小，最大值為0.82at.％，在Mg-(3～5％)Al鎂合金中加入Ca可出現Al₂Ca相，當Ca/Al比超過0.8時，β-Mg₁₇Al₁₂消失，生成網狀的Al₂Ca相。但由于Al₂Ca是硬脆相，Ca的添加量過多會引起鑄造鎂合金力學性能的嚴重下降，如強度和塑性都較低，嚴重影響其使用。申請人于2015年1月申請了一種高鋁高鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金專利(201510018019.3)，該合金具有良好的力學性能、很高的燃燒溫度、很高的抗腐蝕性能和超塑性，克服了現有鎂合金易腐蝕、易燃燒、難于熱加工等缺陷。最近本專利發明了一種低鋁低鈣、高Ca/Al比的合金，比申請者之前申請的專利(201510018019.3)高鋁高鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金具有更高的室溫強度和塑性，更好的耐腐蝕性能，更良好的加工性能，更輕的比重，高溫強度、阻燃性能和超塑性與之相當，在某種程度下解決了鎂合金易腐蝕、易燃燒、難于熱加工的難題，更具有工業應用價值。特別引起注意的是，Ca/Al比的很小變化，Ca、Al成分的很小變化對鎂合金的耐腐蝕性能、超塑性、阻燃性能、高溫強度都有較大的影響。

發明內容

本發明的目的在于提高一種強度高、比重小、抗腐蝕性能好、燃燒溫度高、高溫強度好、具有超塑性的高鈣鋁比的鎂鈣鋁合金。

本發明另一目的在于提高一種高鈣鋁比的鎂鈣鋁合金的制備方法。

發明一種低鋁低鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，包括下述組分，按質量百分比組成：

Ca大于等于2％、且小于5％，

Al大于等于2％、且小于5％，

余量為Mg或Mg的固溶體；

所述合金組分中Ca/Al質量比≥1。

發明一種低鋁低鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，合金組分中，Ca/Al質量比＝1-1.2。

發明一種低鋁低鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，Mg的固溶體中的固溶元素為Li、Be、Mn、稀土、Zn、Zr中的至少一種。本領域人員應該知道，固溶元素的加入量，應確保加入的固溶元素在基體中無析出物。

發明一種低鋁低鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，成品Mg-Ca-Al合金基體中，Al₂Ca顆粒沿鑄態Mg-Ca-Al合金基體中形成的Al₂Ca網狀結構原位分布，Al₂Ca顆粒的粒度為0.07-2微米，Mg-Ca-Al合金基體晶粒大小為0.5-5微米，優選為0.5-1.5微米。

發明一種低鋁低鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金的密度為1.74-1.82g/cm³。

發明一種低鋁低鈣、高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金，將所述Mg-Ca-Al合金的樣品在30℃下，置于質量百分濃度3.5％NaCl溶液中進行全浸試驗24小時，測量其腐蝕速率小于等于1.0858×10^-7g·mm^-2·h^-1。