[發明專利]一種具有阻燃性的Mg?Li?Mo合金及其加工工藝

在審

• 申請號: 201710910793.4
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107858568A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 楊長江
• 申請（專利權）人: 廣州宇智科技有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22F1/06;C22F1/02
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技術領域

本發明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種鎂鋰合金。

背景技術

鎂的密度為1.738g/cm³，鋰的密度為0.534g/cm³。鋰加入鎂便形成了鎂鋰合金，且該合金的密度一般為1.25-1.60g/cm³。作為最輕的金屬結構材料，鎂鋰合金具有很高的比強度、比剛度，且易變形加工和回收再利用。這些優點賦予了鎂鋰合金21世紀綠色金屬材料的美譽，使之成為航空、航天、國防、核工業、汽車制造、醫療器械等領域中非常理想的結構材料。由于鋰含量的不同，鎂鋰合金的內在組織結構也不同。當鋰含量小于5.7wt.%時，鎂鋰合金由密排六方結構的α單相組織組成;當鋰含量大于10.3wt.%時，鎂鋰合金由體心立方結構的β單相組織組成;當鋰含量在5.7-10.3wt.%之間時，鎂鋰合金具有α+β雙相組織。該雙相組織的鎂鋰合金在保持較高強度的同時，具有良好的塑性，在特定條件下能表現出一定的超塑性。

隨著世界范圍內能源短缺，很多工業領域對輕量化材料和器件的需求極為迫切。鎂鋰合金材料因其與鋁合金比能夠減重40-50%，與一般鎂合金比能夠減重20-30%，在降低衛星結構系統質量，提高衛星承載能力上取得了顯著成效。鎂鋰合金作為最輕的金屬結構材料具有彈性模量高，抗壓屈服強度高，塑韌性好和抗高能粒子穿透能力強等優點。在當今世界對結構件輕量化、減重節能、環保以及可持續發展要求日益提高的背景下，鎂鋰合金是航天、航空、兵器工業、核工業、汽車和3C產業醫療器械等領域最理想并有著巨大發展潛力的結構材料之一。

鎂鋰合金在熔煉和成型過程中極易發生的氧化、燃燒甚至爆炸。目前較成熟的阻燃方法是熔劑保護法與氣體保護法。但是，這兩種方法都有其難以避免的缺陷，如產生有毒氣體污染環境和造成熔劑夾雜而損害合金性能。此外，熔煉澆注設備和工藝復雜，加大了成本。解決鎂鋰合金在大氣中熔煉時產生燃燒的另一個途徑是向鎂鋰合金中添加合金元素，通過合金化的方法達到阻燃目的。

合金化阻燃法其機理是在鎂鋰合金熔煉過程中添加特定的合金元素來影響合金氧化的熱力學反應與動力學過程，形成具有保護作用的致密氧化膜和氮化膜，達到阻止合金劇烈氧化和氮化的目的，并且鎂鋰合金在后續加工過程中的氧化燃燒的傾向大大降低，從而提高鎂鋰合金的加工安全性。但是，作為一種結構材料，只具有熔煉時的抗燃燒性能是遠遠不能滿足要求的，更重要的是最終的鎂鋰合金產品還要同時擁有令人滿意的力學強度，至少要能達到常用鎂鋰合金的力學性能水平。一般采用加入足量Be和Ca來顯著提高鎂鋰合金的抗氧化性能，但是由于Be的劇毒性及足量的Be和Ca會嚴重損害鎂合金的機械性能等原因限制了含Be和Ca鎂合金的工業化應用。

本發明提供了一種具有在680-780度之間熔煉時具有抗燃燒性能的Mg-Li-Mo鎂鋰合金，且在此溫度區間熔煉的合金最終產品具有現有鎂鋰合金的力學性能，和良好的室溫塑性，又有良好的抗蠕變性能和抗氧化性能。同時，該抗燃燒Mg-Li-Mo鎂鋰合金材料具有良好的鑄造性能，適合于薄壁零件的保護氣氛下的壓力鑄造，特別是適合鑄造要求具備輕量化特征的輕型結構材料，具有巨大的市場前景。該Mg-Li-Mo鎂鋰合金具有價格低廉、組織各向同性、可以獲得特殊的組織、易于生產形狀復雜的零件、可以小批量生產也可以大批量生產等諸多優點。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有阻燃性的Mg-Li-Mo鎂鋰合金及其加工工藝。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有在680-780度之間熔煉時具有抗燃燒性能的Mg-Li-Mo鎂鋰合金。按重量百分比計，合金的組成為：Li: 2.0-18.0wt.%, Mo: 2.0-6.0wt.%,Ca: 2.0-4.0wt.%,Sr: 1.0-5.0wt.%, Eu: 0.2-0.4wt.%, Ho: 0.1-0.4wt.%, Sn: 1.5-2.4wt.%，B: 1.2-2.8wt.%，余量為鎂。該鎂鋰合金在熔煉過程因為揮發和形成爐渣等原因而損失的重量在2.0-5.0wt.%左右。