[發明專利]一種高強韌變形鎂合金及制備方法

在審

• 申請號: 201811321960.2
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109182857A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 黃禮新;朱志華;謝理光;翟龍;劉春海
• 申請（專利權）人: 中信戴卡股份有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C23/06;C22C1/03;C22F1/06
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本發明公開了一種高強韌變形鎂合金及制備方法，該合金為Mg?Bi?Nd?Zn鎂合金，其化學成分質量百分比為：Bi 3.0~6.0wt%，Nd 2.5~3.5wt%，Zn 0.3~0.5wt%，其余為鎂。本發明具有優異的室溫力學性能，其屈服強度320MPa以上，抗拉強度450MPa以上，延伸率12%以上。此外，本合金表現出較好的阻燃效果。

技術領域

本發明涉及金屬材料和金屬材料加工領域，特別涉及一種可低溫軋制的高強韌變形鎂合金及其制備方法；該新型鎂合金可作為潛在的耐熱鎂合金材料。

背景技術

鎂密度約為1.74g/cm³，是鋁合金的2/3，鋼鐵的1/4。鎂及鎂合金具有資源豐富、節約能源、環境友好的三大優勢。與其他金屬結構材料相比，鎂合金是最輕的商用金屬結構材料，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，同時也有被開發成生物醫用材料和電池功能材料的前景，被譽為本世紀的綠色工程材料。

但是，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作為新型綠色材料的應用。目前大量使用的商用AZ系鎂合金和ZK系鎂合金經變形后的強度也一般不超過350MPa，且變形加工能力有限，難以滿足高性能結構材料等的加工和使用要求。因此，開發高強度鎂合金及相應的加工制備方法對拓展鎂合金的應用領域具有重要意義。

國內逐漸有一些高強鎂合金被陸續開發出來，如公開號CN104328320A的專利申請，公開了一種高強度高塑性鎂合金，其抗拉強度達到400MPa以上，屈服強度300MPa以上，延伸率8%左右，各組分質量百分含量為Ni：3.0~4.5wt%,Y:4.0-5.0%,Zr：0.01-0.1%， 不可避免雜質元素≤0.15%，其余為鎂。該合金具有較高的抗拉強度，但塑性中等，同時合金中含有大量的Y元素和Ni元素，極大提高了合金成本，難以大批量應用。專利公開號：CN101892445A的專利公開一種高強鎂合金，其合金成分為Gd 6~13wt%, Y 2~6wt%, Zr 0.3~0.8wt%, 其抗拉強度大于600MPa，屈服強度大于540MPa，延伸率大于1%，但其需要采用非常規大塑性變形方法，且需進行20~100h的等溫時效處理，制備工藝過程對生產條件要求較高，且含有大量稀土元素，這些都直接或間接增加了合金成本。專利公開號：CN105132772A的專利申請公開了一種低成本非稀土型高強鎂合金及其制備方法，該合金為Mg-Bi-Ca-Mn鎂合金，其化學成分質量百分比為：Bi2~10.0wt%，Ca0.1~1.5wt%，Mn0.1~1.0wt%，其余為鎂。其抗拉強度395-412.4MPa，屈服強度383-402.8MPa，延伸率大于5.01-6.78%，該發明和金具有較高的屈服強度，但合金塑性偏低，在應用方面有很大的局限性。

由此可見，迫切需要開發出不含稀土或含有微量稀土的低成本兼具高強度和高塑性的鎂合金材料，以更好地滿足消費電子、汽車等行業對高強鎂合金低成本、高性能的要求，這也將極大地拓展鎂合金在未來進一步的推廣應用，具有重大的經濟和社會意義。

發明內容

本發明合金為一種Mg-Bi-Nd-Zn鎂合金，以Bi元素和Nd作為主要合金元素，該鎂合金中含有微米級BiNd相和納米級Mg3Bi2相。并通過Zn元素的復合合金化，結合預擠壓和低溫軋制兩種塑性變形的加工手段，微米級BiNd相在變形過程中可以促進動態再結晶，配合低溫軋制加工，最終合金由微米級變形晶粒和細小的再結晶晶粒組成的微納雙峰結構，同時在合金中動態析出大量的納米級Mg3Bi2相，并極大提高合金的強韌性，從而在該合金系列中開發出具有優異的室溫力學性能的高強韌鎂合金材料，其屈服強度320MPa以上，抗拉強度450MPa以上，延伸率12%以上。此外，合金表現出較好的阻燃效果。