[發明專利]一種高強度低密度bcc結構鎂鋰合金棒材及其制備方法

在審

• 申請號: 201711491799.9
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108118223A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 樂啟熾;唐巖;崔建忠;涂季冰
• 申請（專利權）人: 鼎鎂（昆山）新材料科技有限公司;東北大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06;B22D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高強度低密度bcc結構鎂鋰合金棒材，其原料按重量百分比如下：Li：10.2?13.2％、Al：4.7?5.9％、Zn：1.6?2.4％、Y：0.2?0.7％，余量為Mg及其雜質元素，雜質元素包括Ca、Fe、Cu、Ni，總量小于0.2％，其中Fe≤0.04％，Ca≤0.03％。本發明通過合金元素種類與比例關系的合理匹配，添加了微量Y元素并與基體Mg元素形成了Al2Y強化相來提高合金的強度；本發明采用的是Mg?Y中間合金的方式加入到熔體中進行熔煉，降低了合金成本，有利于工業化生產；本發明采用的是在非真空條件下進行了半連續鑄造工藝，一方面降低了實驗操作的復雜性，另一方面提高了熔體純凈度與合金收得率，為后來的高強度超輕鎂鋰合金奠定了基礎。

技術領域

本發明涉及鎂鋰合金棒材領域，尤其涉及一種高強度低密度bcc結構鎂鋰合金棒材及其制備方法。

背景技術

鎂鋰合金是目前地球上最輕的合金材料，密度為1.35-1.65g/cm3，是一般鋁合金密度的1/3-1/2，是普通鎂合金密度的1/4-1/3,。鎂鋰合金具有低密度、高比強度、高比剛度、良好的抗高能粒子穿透性能、優良的電磁屏蔽性能、良好的焊接性能以及優異的冷成型能力等諸多優點，因而被廣泛地應用在航空、航天、軍事、通訊、3C電子產品等領域中，被譽為“21世紀綠色工程材料”。近年來，世界工業化生產對節能減排、降低能耗、保護環境等要求，激發了鎂鋰合金在未來廣泛的發展潛力。目前，我國的航空航天等諸多領域對材料輕量化的迫切需求為鎂鋰合金的發展與應用提供了更多的機遇與挑戰。鎂合金中加入鋰元素，合金的密度逐漸下降，塑性逐漸增加，但強度逐漸降低。鎂鋰合金強度低、開發成本高、操作復雜等缺點限制了鎂鋰合金在國民經濟中的應用。因此，制備出高強度超輕鎂鋰合金并開發出一套簡單有效并適用于工業化生產的制備工藝具有非常重要的意義。

在鎂中隨著Li元素的不斷加入，鎂鋰合金的基體結構也在不斷發生變化。當Li含量低于5.7wt.％時，合金基體主要由α-Mg組成，當Li含量為5.7wt.％-10.3wt.％時，合金基體變為α+β雙相結構，當Li含量高于10.3wt.％時，合金基體完全轉變為β-Li單相結構。鎂鋰合金常用的合金元素包括Al、Zn等元素。研究表明，Al元素對鎂鋰合金有明顯的強化作用，在Al含量低于6wt.％時，強度增加非常明顯，但高于6wt.％時，強度走勢呈平緩狀態，所以Al含量的加入要低于6wt.％。Zn元素對鎂鋰合金也有相似的強化作用，在同等質量下，Zn元素的強化效果沒有Al元素明顯，但考慮到合金的低密度，所以Zn元素的含量不宜過高。稀土元素也是鎂鋰合金的強化元素。隨著Y元素的加入，合金中的Mg與Y會形成Mg24Y5強化相，經過后續熱處理，Mg24Y5相逐漸被彌散球化，并且在β-Li相中的固溶度也不斷增加，這樣大大提高了鎂鋰合金的強度。在申請號為201110266610.2的專利中，公布了含Y元素的高塑性鎂鋰合金以及制備方法，雖然保證了合金的高塑性，但是其合金的強度較低，為145-175MPa。這樣勢必限制了鎂鋰合金的應用價值。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種高強度低密度bcc結構鎂鋰合金棒材及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種高強度低密度bcc結構鎂鋰合金棒材，其原料按重量百分比如下：Li：10.2-13.2％、Al：4.7-5.9％、Zn：1.6-2.4％、Y：0.2-0.7％，余量為Mg及其雜質元素，雜質元素包括Ca、Fe、Cu、Ni，總量小于0.2％，其中Fe≤0.04％，Ca≤0.03％。

本發明還提供了一種權利要求1所述的高強度低密度bcc結構鎂鋰合金棒材的制備方法，包括如下步驟：

S1：準備純鎂錠、純鋰帶、純鋁錠、純鋅錠和Mg-25％Y中間合金作為原料；

S2：在720℃下待合金全部熔化后，在通入保護氣的情況下，通過半連續鑄造工藝制備出鎂鋰合金錠坯；