[發明專利]砂型鑄造稀土鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201710204140.4
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107201472B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 付彭懷;王迎新;王丹;彭立明;丁文江
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明公開了一種砂型鑄造鎂稀土合金及其制備方法，所述鎂合金的組分及其質量百分比為：8.0～14.0wt.％Gd，0.01～0.85wt.％Zn，0.3～0.7wt.％Zr，雜質元素Si、Fe、Cu和Ni的總量小于0.2wt.％，余量為Mg。對熔鑄得到砂型鑄造鎂稀土合金進行480～530℃×8～16小時的固溶處理，淬水(25～80℃)后進行200～225℃×16～128小時的單級時效處理，可以得到力學性能優良的鎂合金。本發明通過少量的Zn元素代替Y元素，有效的降低了合金熔鑄過程中的氧化傾向，減少了氧化皮類鑄造缺陷的發生概率；同時，通過激活室溫變形時非基面滑移系和形成Mg?Gd?Zn基面析出相，在不降低合金強度的情況下顯著的提高了材料的室溫塑性。

技術領域

本發明涉及一種砂型鑄造稀土鎂合金及其制備方法，屬于金屬結構材料技術領域。

背景技術

作為最輕的金屬結構材料，鎂合金具有比強度、比剛度高，減震性好等優點，廣泛應用于航空航天、交通、3C領域等。Mg-Gd-Y系由于具有良好室溫強度和耐熱性能，近年來在航空航天領域獲得了廣泛的應用，如2016版的國家標準中的VW103Z合金：Mg-10Gd-3Y-Zr(wt.％)合金。但這類合金在熔鑄過程中容易形成氧化皮，氧化皮的存在顯著降低了VW103Z合金鑄件的力學性能和鍛件的成品率，嚴重限制了Mg-Gd-Y合金的廣泛應用。這類合金包括，《高強度耐熱鎂合金及其制備方法》(專利號：CN200510025251.6)公開的：Mg-(6～15)Gd-(1～6)Y-(0.35～0.8)Zr-(0～1.5)Ca鎂稀土合金，《高強耐熱稀土鎂合金》(專利號：CN200610031169.9)公開的：Mg-(2～10)Gd-(3～12)Y鎂稀土合金，《一種鎂合金及其制備方法》(專利號：CN200610144003.8)公開的：Mg-(7～11)Gd-(2～5)Y-(0～1.0)Zn-(0.3～0.6)Zr鎂稀土合金等。這些合金中都含有稀土元素Y，Y元素在鑄造成型過程中容易富集在鎂合金熔體表面，形成富Y的氧化層，熔鑄過程中一旦出現兩股鎂合金熔體交匯，就會將富Y的氧化層卷入到鑄件中形成氧化物夾雜。這類氧化皮缺陷是Mg-Gd-Y系合金鑄件和鍛件的成品率較低的主要原因之一，也是含Y鎂合金WE43(Mg-4Y-2Nd-1RE,wt.％)、WE54鑄造成品率低下的主要原因之一。

除了容易形成氧化皮之外，Mg-Gd-Y系合金塑性較低是其應用受限的另外一個主要原因。VW103Z鎂稀土合金鑄件的室溫延伸率在2.5～3.0％之間，滿足不了高品質鎂合金部件對塑性的要求。

發明內容

針對上述Mg-Gd-Y-Zr鎂稀土合金的兩個主要問題，本發明通過少量的Zn元素代替Y元素實現在不降低合金強度的情況下，提高材料的塑性，降低其鑄造過程中氧化皮生成傾向。

本發明是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種砂型鑄造稀土鎂合金，其包含按重量百分數計的如下組分：

Gd：8.0～14.0％，

Zn：0.01～0.85％，

Zr：0.3～0.7％，

余量為鎂和不可避免的雜質，所述雜質的重量百分數總和不超過0.2％。

本發明采用Gd(釓)為第一組分，研究表明，當Gd8％時，材料的強度較低；當Gd14％時，材料的塑性較低。根據實驗研究結果，Gd元素的含量為8～14wt.％。