[發明專利]一種高強耐熱鑄造鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201810148675.9
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108220729A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 譚何易;唐倫圓;胡軍華
• 申請（專利權）人: 湖南融拓新材料研究有限公司
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 安曼;馮子玲

本發明公開了一種高強耐熱鑄造鎂合金及其制備方法，高強耐熱鑄造鎂合金包括質量百分比不大于2％的納米Ti顆粒，且納米Ti顆粒的粒徑≤850nm，高強耐熱鑄造鎂合金中的成分按質量百分比包括：Gd 4.0～9.0％；Y 2.5～4.5％；Zr 0.3～0.6％；Ti 0.2～1.6％；余量為Mg，其他元素含量總和≤0.2％；其中，Ti為納米顆粒，粒徑≤800nm。本發明采用高強耐熱鑄造鎂合金，其在300℃溫度條件下仍具有相對優異的力學性能，其在室溫條件下，抗拉強度≥360Mpa，屈服強度≥240Mpa，延伸率≥2.5％；在300℃溫度條件下，抗拉強度≥240Mpa，屈服強度≥150Mpa，延伸率≥8％。

技術領域

本發明涉及一種高強耐熱鑄造鎂合金及其制備方法，屬于新材料領域。

背景技術

輕量化是裝備及零部件制造永恒的主題，鎂及鎂合金材料是目前實用的最輕的結構金屬材料，在輕量化進程中扮演了重要角色。鎂合金具有密度小(約1.8g/cm³)，比強度與比剛度大、阻尼減振性能好、電磁屏蔽性能優異、鑄造性能良好及易于回收再生利用等優點，被譽為“21世紀最具開發和應用潛力的綠色結構金屬材料”，已被廣泛應用于航空航天、軌道交通、汽車、3C行業及電動工具等領域。而目前新能源汽車已成為未來汽車發展的必然方向，這必將為鎂合金的發展提供新的契機。鎂合金按成型方式可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金，與變形鎂合金相比，鑄造鎂合金具有生產效率高、制備成本低及易加工形狀復雜工件等優點，目前其市場份額超過80％，是鎂合金的主要成型方式。

然而，常規鑄造鎂合金(如AZ91D、AM60B、AZ31B等)雖然在常溫條件下具備相對優異的力學性能，但當溫度大于120℃時，其抗拉強度急速下降，高溫穩定性差，從而限制了鑄造鎂合金材料在中溫和高溫領域的應用。因此，發明一種耐熱的高強鑄造鎂合金，是目前亟待解決的問題。

鈦是一種銀白色過渡金屬，儲量大、存在形式廣泛，具有重量輕、強度高、耐濕氯氣腐蝕等特點，使得鈦成為目前的一個研究熱點。為了改善鎂合金的高溫性能，除增加了稀土元素外，也將目光轉向了鈦元素上。目前已有文獻記載在鎂合金中增加微量的鈦元素后，可以提高鎂合金的高溫力學性能，但通常情況下鈦元素會與稀土元素、堿土元素一起使用，達到細化合金組織的作用，且一般采用中間合金的形式，在熔融過程中加入到合金中。(《添加鈣和鈦對Mg-12Al-2Sr-0.3Mn鎂合金組織與性能的影響》，機械工程材料2016年2月第40卷第2期)但在實際制備和使用的過程中發現，無論是單獨使用鈦粉還是與其他元素混合作為性能改善元素使用，在高溫條件下的實際性能始終無法達到使用要求，存在鎂合金硬度不達標或高溫下性能不穩定等問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是獲得一種高強耐熱鑄造鎂合金及其制備方法。

為實現上述發明目的之一，本發明采用的高強耐熱鑄造鎂合金的技術方案如下：

所述高強耐熱鑄造鎂合金包括質量百分比不大于2％的納米Ti顆粒，且納米Ti顆粒的粒徑≤850nm。納米Ti顆粒不僅具有普通粒徑的Ti元素同樣的提高鎂合金高溫下性能的作用，并且可以克服現有的鎂合金硬度低及高溫下性能較低等問題。

優選的，所述高強耐熱鎂合金還包括稀土元素Gd、Y和Zr，除雜質外余量為鎂。

優選的，所述高強耐熱鑄造鎂合金的成品合金元素按質量百分比包括：

Gd 4.0～9.0％；

Y 2.5～4.5％；

Zr 0.3～0.6％；

Ti 0.2～1.6％；以及

余量為Mg，雜質含量總和≤0.2％；

其中，Ti為納米顆粒，粒徑≤800nm。