[發明專利]一種低成本高室溫塑性變形鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201811208193.4
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109266928B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 余煒
• 申請（專利權）人: 合肥諾瓦新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 金宇平

本發明公開了一種低成本高室溫塑性變形鎂合金，其原料按包括：Bi、Ca、Y、Mg。本發明還提出了低成本高室溫塑性變形鎂合金的制備方法，包括如下步驟：將純Bi、Mg?Ca中間合金和Mg?Y中間合金預熱處理制得預制料；在保護氣下，將Mg錠加入熔煉爐中熔化后，加入預制料，升溫、熔煉、攪拌后，進行精煉除氣處理；調節熔爐溫度并保溫處理后，除去表面浮渣，經澆注成型制得鑄態鎂合金；將鑄態鎂合金固溶、淬火處理后，鑄錠切割成坯料，再經擠壓變型制得低成本高室溫塑性變形鎂合金。本發明的鎂合金的室溫塑性變高，室溫延伸率增大，制備工藝簡便、成本低廉，易實現量產。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，尤其涉及一種低成本高室溫塑性變形鎂合金及其制備方法。

背景技術

21世紀的資源短缺及環境惡化成為影響人類社會可持續發展的首要問題。相對于日漸枯竭的多種金屬礦產資源而言，鎂以其豐富的儲量更具潛力。鎂密度約為1.74g/cm³，是鋁合金的2/3，鋼鐵的1/4，是可用最輕的商用金屬結構材料。同時其具有比強度比剛度高，減震性、電磁屏蔽和抗輻射能力強，易切削加工，可回收等優點，在汽車、電子、電器、交通、航空航天等領域具有廣闊的應用前景，是繼鋼鐵和鋁合金之后發展起來的輕量化金屬結構材料，同時具備可降解生物醫用材料和空氣/二次電池功能材料的前景，被譽為本世紀的綠色工程材料。但是其絕對強度較低、耐蝕性差、室溫成形能力差等原因大大限制了鎂及其合金進一步廣闊的應用。

特別是由于鎂及其合金的晶體結構為密排六方，低溫(＜220℃)條件下主要為基面滑移，滑移系少導致其塑性不佳，且易在擠壓或軋制變形等過程中形成纖維織構或板織構，進一步降低其塑性變形能力。一般而言，密排六方金屬只有在較高溫度下柱面滑移和錐面滑移系才能夠啟動，從而改善其塑性。但溫度太高往往導致鎂合金晶粒粗化，惡化合金的力學性能，同時也提高了合金加工成本。開發室溫或較低溫度下具有優異塑性能力的鎂合金不但有利于提高鎂合金性能，還能同時降低生產的能耗成本，極大推進鎂及其合金作為新型綠色材料在汽車、軌道交通、航空等領域的廣泛應用。因此，開發高室溫塑性的鎂合金對于進一步拓展鎂合金的應用領域具有重要意義，近年來制備高室溫塑性鎂合金成為國內外研究熱點并有一些高室溫塑性鎂合金被陸續開發出來。

中國專利CN101381831A公開了一種高塑性鎂合金，該合金中鎂、鋅、鋯的比例分別為80-83％、12-15％、2-8％，以及占質量比為23-27％的鋰、占總質量比7-9％的錳、占總質量比4-6％的釔。通過熔煉、熱處理和擠壓，制得合金室溫延伸率42-49％。但該合金含有大量的鋰，熔煉過程需先抽真空或通氬氣保護，同時嚴格控制含氧量；另一方面該合金中有大量的稀土元素釔和鋰，造成合金成本昂貴。

中國專利CN102925771A公開了一種高室溫塑性鎂合金材料及其制備方法：按質量百分比Li：1.0-5.0％，Al：2.5-3.5％，Zn：0.7-1.3％,Mn：0.2-0.5％，雜質≤0.3％，鎂為余量。通過將配方的純鋰和AZ31鎂合金再抽真空并通入惰性氣體的條件下熔煉制得，所得合金室溫下延伸率在14-31％之間。同樣該合金熔煉工藝復雜，且整體室溫延伸率仍然偏低。

中國專利CN 16166997A公開了一種含稀土釔的高塑性鎂合金，由Mg、Zn、Zr、Y組成，其各組分質量百分比為Zn：5.0-8.5％，Zr：0.6-0.8％，Y：0.7-2.0％，剩余部分為鎂和不可避免雜質。擠壓加工后，該合金室溫延伸率可以達到18-21％，整體塑性仍然不高。

中國專利CN102061414A公開了一種高塑性鎂合金及其制備方法，其成分為：Al：0.5-2％，Mn：2％，Ca：0.02-0.1％，余量為鎂，其室溫延伸率可達25％。該發明合金成本雖較低，但延伸率仍偏低。

綜上所述，這些已有相關高室溫塑性發明所具有的室溫塑性仍偏低，不能滿足消費電子、汽車等行業對鎂合金低成本、易加工、高性能的要求，目前迫切需要開發出優異室溫塑性的鎂合金材料，具有重大的經濟和社會意義。

發明內容