[發(fā)明專利]一種塑性變形鎂合金及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811321992.2
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109182861A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 黃禮新;劉春海;朱志華;王立生;李永飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中信戴卡股份有限公司
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明為一種塑性變形鎂合金及其制備方法，該合金為Mg?Al?Bi?Sn?Ca?Y合金，其組分的質(zhì)量百分比為：Al 3~6.0wt%；Bi 1~3.0wt%；Sn 0.5~2.0wt%；Ca 0.02?0.05%；Y 0.02?0.05%，且Ca元素和Y元素含量之和大于0.05%小于0.1%，其余為Mg。本發(fā)明采用較低的擠壓溫度和速度，形成大量的Mg₃Bi₂相、Mg₂Sn相和Mg₁₇Al₁₂，同時通過微量Ca元素和Y元素合金化，抑制第二相的過分長大，此外，Bi元素、Sn元素、微量Ca元素和Y元素同時固溶進基體，改善變形態(tài)合金的織構(gòu)特征，進而開發(fā)出高室溫塑性的變形鎂合金，其室溫延伸率可以達到32%以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料和金屬材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種塑性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及生物醫(yī)用鎂合金材料。

背景技術(shù)

眾所周知，鎂密度約為1.74g/cm³，是鋁的2/3，鋼鐵的1/4，在諸多金屬中，鎂合金是迄今為止可用的最輕金屬結(jié)構(gòu)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，可綠色回收等優(yōu)點，在汽車、電子、電器、交通、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景，是繼鋼鐵和鋁合金之后發(fā)展起來的輕量化金屬結(jié)構(gòu)材料，同時也可被開發(fā)成生物醫(yī)用材料和空氣電池等功能材料的前景，被譽為21世紀綠色工程材料。

但是，鎂因其密排六方的晶體結(jié)構(gòu)在＜200℃條件下不如面心立方或體心立方機構(gòu)滑移系充分而塑性欠佳，故一般須在較高溫度下加工變形。然而提高加工溫度不但容易粗化晶粒降低材料整體力學性能，而且也進一步增加了加工成本。因此，開發(fā)出室溫或較低溫度下具有優(yōu)異塑性能力的鎂合金材料可極大促進鎂及其合金在汽車、軌道交通、航空等領(lǐng)域的廣泛應用，對拓展鎂合金的應用領(lǐng)域具有重要現(xiàn)實意義。

近年來，已有大量研究工作通過各種方法來制備高室溫塑性鎂合金，國內(nèi)外逐漸有一些高室溫塑性鎂合金被陸續(xù)報道。申請公布號：CN101381831A的專利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(zhì)量比為23-27%的鋰、占總質(zhì)量比7-9%的錳、占總質(zhì)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。申請公布號CN102925771A的專利公開了一種高室溫塑性鎂合金材料及其制備方法：按質(zhì)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(zhì)≤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。申請公布號：CN102061414A的專利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(fā)明合金成本雖較低，但延伸率仍偏低。

這些已有相關(guān)高室溫塑性的發(fā)明所具有的室溫塑性仍然偏低，為更好地滿足各行業(yè)對高強鎂合金低成本、易加工、高性能的要求，迫切需要開發(fā)出能夠運用簡單的生產(chǎn)加工過程制備出具有優(yōu)異室溫塑性的鎂合金材料，這也將極大地拓展我國擁有豐富的鎂儲量資源優(yōu)勢，具有重大的國民經(jīng)濟和社會意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針對現(xiàn)有高室溫塑性鎂合金存在大量使用多種稀土元素或高價合金元素或采用特殊加工大塑性變形手段導致成本過高、工藝復雜等問題，提供一種低成本微稀土型高室溫塑性鎂合金及其制備方法。該合金為一種新型的Mg-Al-Bi-Sn-Ca-Y合金，通過簡單的加工手段，就可以得到高室溫塑性的變形鎂合金，其室溫延伸率達到32%以上，同時原材料及加工成本低廉，易實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。