[發明專利]一種低溫軋制高強韌變形鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201811375898.5
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109234592B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 趙維民;孟帥舉;周君;李永勝;聞晶晶;李其智;董小銳;余暉
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C23/06;C22C1/02;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

本發明為一種低溫軋制高強韌變形鎂合金及其制備方法。該合金為Mg?Bi?Y?Zn?Mn鎂合金，其化學成分質量百分比為：Bi 3.0～6.0wt％，Y 2.0～3.5wt％，Zn 0.3～0.5wt％，Mn 0.01～0.08wt％，其余為鎂及不可避免的雜質；并且質量比：Bi：Y＝0.9?3:1。本發明得到的高強韌鎂合金材料力學性能優異，并且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，特別涉及一種低溫軋制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

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，密度約為1.74g/cm³，具有比強度比剛度高，減震性、電磁屏蔽和抗輻射能力強，易切削加工等優點，是繼鋼鐵和鋁合金之后發展起來的輕量化金屬結構材料，具有廣闊的應用前景。

但是，絕對強度較低，耐蝕性差，室溫塑性差等原因大大限制了鎂合金材料的應用。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，難以滿足工程領域對高性能結構材料要求。因此，開發高強度鎂合金及相應的加工制備方法對切實推進鎂合金的應用具有重要意義。

近年來，隨著對交通運輸工具輕量化要求的日益迫切，已有大量研究工作通過各種方法來制備高強鎂合金。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：CN103290292A)公開了一種高強鎂合金，其屈服強度可以達到350～380MPa，抗拉強度為410～450MPa，延伸率在6％左右，各組分質量百分含量為Cd 1.0～15wt％,Bi 2.0～10.0wt％,Zn 5.0～13wt％,Y 7.0～15.0wt％,Zr 0.4～1.0wt％,Nb0.1～5.0wt％，雜質元素Si、Fe、Cu、和Ni的總量小于0.02wt％，因合金元素種類較多且稀土含量高，不可避免增加合金成本，同時為保證混合均勻，需額外采用電磁攪拌連續鑄造的方法制備合金錠坯料，變形后對合金進行熱處理進一步提高了合金成本。專利3(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4(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：Bi：2～10.0wt％，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，在應用方面仍受局限。

可見，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，以更好地滿足汽車、消費電子等行業對高強韌鎂合金低成本、高性能的要求，將有利于拓展鎂合金在未來進一步的推廣應用。

發明內容

本發明的目的為針對當前技術中存在的不足，提供一種低溫軋制高強韌變形鎂合金及其制備方法。該合金為Mg-Bi-Y-Zn-Mn合金，合金中Bi元素和Y元素質量比：Bi：Y＝0.9-3:1；制備方法中，澆鑄和熱處理過程無需保護氣體保護，在大氣氛圍下可以直接澆鑄，其他鎂合金大多需要在真空或保護氣體保護下進行澆鑄和熱處理；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。本發明得到的高強韌鎂合金材料性能優異，并且現出較好的阻燃效果。