[發明專利]一種高強韌變形鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201811375891.3
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109266930B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 趙維民;孟帥舉;周君;李永勝;李其智;余暉;范少達
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明為一種高強韌變形鎂合金及其制備方法。該合金為Mg?Bi?Sn?Zn?Ca?Y鎂合金，其化學成分質量百分比為：Bi 2.0～4.5wt％，Sn 2.0～4.5wt％，Zn 0.8～1.2wt％，Ca 0.1～0.3wt％，Y 0.1～0.3wt％，其余為鎂及不可避免的雜質；并且質量比Bi：Sn＝0.7～1.5：1。本發明得到的合金屈服強度360MPa以上，抗拉強度400MPa以上，延伸率12％以上；此外，合金表現出較好的阻燃效果，同時成本較低，易實現大批量生產。

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

鎂合金具有比強度高，比剛度高，鑄造性能好，電磁屏蔽性能好，切削加工性能優良，同時易于回收再利用等諸多優點，使其在電子、航空航天和軌道交通領域得到了廣泛的應用，尤其是隨著現代汽車工業對減重和節能環保的需求越來越迫切，開發低成本的輕質高強鎂合金以推進其產業化應用越來越得到各個國家的重視。

但絕對強度較低，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結構材料的應用。目前大量使用的商用鎂合金經變形后的強度也一般不超過400MPa。近年來，隨著對交通運輸工具輕量化要求的日益迫切，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。已有大量研究工作通過各種方法來制備高強鎂合金，包括添加大量稀土元素，采用大塑形變形等特殊加工方法。國內逐漸有一些高強鎂合金被陸續開發出來，專利1(專利公開號：CN101892445A)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2(專利公開號：CN104328320A)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，但塑性一般，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3(專利公開號：CN105132772A)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％，Ca 0.1～1.5wt％，Mn 0.1～1.0wt％，其余為鎂。其抗拉強度395-412.4MPa，屈服強度383-402.8MPa，延伸率6％左右，該發明合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高強韌的鎂合金材料，以更好地滿足消費電子、汽車等行業對高性能鎂合金的要求，有利于拓展鎂合金進一步的推廣應用。

發明內容

本發明針對現有高強鎂合金存在的大量使用多種稀土元素或高價合金元素導致成本過高，或是為了提高強度而采用特殊變形加工工藝以至難以實現大批量商業化生產，以及由于高強合金材料塑性偏低而限制其實際應用等問題，提供一種低成本高強韌變形鎂合金及其制備方法。本發明為Mg-Bi-Sn-Zn-Ca-Y合金，并且質量比Bi：Sn＝0.7～1.5：1；制備中，在澆鑄和熱處理過程中，本發明無需保護氣體保護，在大氣氛圍下可以直接澆鑄；采用擠壓和降溫軋制相結合的加工方法，最終實現合金在100-150℃范圍內的低溫軋制。本發明得到的合金屈服強度360MPa以上，抗拉強度400MPa以上，延伸率12％以上。此外，合金表現出較好的阻燃效果，同時成本較低，易實現大批量生產。

本發明的技術方案是：