[發明專利]一種高強度高熱穩定鎂鋰合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810060620.2
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108251732B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 歐陽思杰;劉文才;吳國華;高占奎;冀浩;彭翔
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/02;C22C1/06;C22F1/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種高強度高熱穩定鎂鋰合金，其包括按重量百分數計的如下元素：鋰：1～5.5％、鋅：2～10％、釓：0.5～2.5％、鋯：0～1％，余量為鎂和不可避免雜質。本發明具有如下的有益效果：1、本發明通過同時添加Zn和Gd兩種元素，并且控制兩種元素的比例，將含Zn和Gd的自生準晶相引入到鎂鋰合金基體中，起到強化作用，并提高合金耐熱穩定性；2、本發明選擇ZrCl₄?LiCl?LiF?CaF₂混合鹽細化劑用于鎂合金晶粒細化處理，不但可達到采用Mg?Zr中間合金作為細化劑達到的細化效果，且比Mg?Zr中間合金的細化工藝簡單，Zr元素偏析較小，Zr元素收得率高，抗衰退性更強，降低鎂合金生產成本，適合實驗和工業應用。同時，混合鹽中的LiCl、LiF、CaF₂又可起到精煉合金熔體的作用，提高合金純凈度。

技術領域

本發明涉及一種鎂鋰合金制備方法，尤其涉及一種高強度高熱穩定鎂鋰合金及其制備方法，屬于金屬材料技術領域。

背景技術

鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、阻尼減震性好、導熱性好、機加工性能優良等優點，在汽車、國防軍工、航空、航天、電子等工業領域有著十分廣泛的應用前景，被譽為“21世紀的綠色工程材料”。通過向鎂合金中添加Li進行合金化，能夠進一步降低其密度，并改善鎂合金的塑性，因此，鎂鋰合金在航空航天等對輕量化要求很高的領域有著廣泛的潛在應用前景。目前來看，限制鎂鋰合金應用的一大難題是其強度偏低，難以滿足工程應用的要求，開發新型高強度鎂鋰合金具有非常重要的價值。

鎂鋰合金中常用的合金元素包括Al、Zn、Si等，但是之前的研究表明，這些元素對于鎂鋰合金強度的提升幅度非常有限。稀土是鎂合金有效的強化元素，研究表明，La、 Ce等輕稀土單獨添加或混合添加對于鎂鋰合金、強度有一定的提升作用。與輕稀土相比，Gd、Y等重稀土對鎂合金的強化作用體現得更為突出，研究者們已開發出一系列以 Gd、Y為主要合金元素的具有高耐熱性能的鎂合金。許道奎等人發明了《一種具有高抗蠕變能力的含準晶雙相鎂鋰合金》(ZL201310133100.7)，通過控制Zn和Y的配比，獲得一種具有高抗蠕變能力的鎂鋰合金，但該合金強度偏低，且熱穩定性不高，存在時效軟化現象。

另外，現有的鎂鋰合金不適于進行熱處理強化，熱處理方法方面的研究報道很少。

發明內容

為解決現有鎂鋰合金強度不高、耐熱性較差的問題，本發明提供一種高強度高熱穩定鎂鋰合金及其制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種高強度高熱穩定鎂鋰合金，其包括按重量百分數計的如下元素：鋰：1～5.5％、鋅：2～10％、釓：0.5～2.5％、鋯：0～1％，余量為鎂和不可避免雜質。

作為優選方案，所述鋅元素和釓元素的質量比為3:1～5:1。

作為優選方案，所述雜質的總質量百分數不超過0.03％。

作為優選方案，所述雜質中包括硅元素、鐵元素、銅元素和鎳元素。

作為優選方案，所述鋯元素以ZrC_l4-LiCl-LiF-CaF₂混合鹽的形式加入，

ZrCl₄-LiCl-LiF-CaF₂混合鹽的質量根據該混合鹽中Zr占鎂鋰合金的質量百分比確定。

作為優選方案，所述ZrCl₄-LiCl-LiF-CaF₂混合鹽中ZrCl₄含量為40～80wt.％，LiCl、LiF和CaF₂的質量比為2:1:2。

第二方面，本發明還提供了一種如前述的高強度高熱穩定鎂鋰合金的制備方法，包括熔煉步驟和熱處理步驟；