[發(fā)明專利]一種低成本高強(qiáng)韌變形鎂合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811375901.3
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109182809B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟帥舉;韓海生;李永勝;范少達(dá);聞晶晶;余暉;郭家美;趙維民
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C23/02;C22F1/06
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發(fā)明為一種低成本高強(qiáng)韌變形鎂合金及其制備方法。該合金為Mg?Al?Bi?Ca?Y鎂合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：Al 6.0～8.5wt％，Bi 1.5～4wt％，Ca 0.02～0.1wt％，Y 0.02～0.1wt％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)；并且，質(zhì)量比Al和Bi元素的質(zhì)量之和小于或等于合金總質(zhì)量的10％。本發(fā)明合金的屈服強(qiáng)度360MPa左右，抗拉強(qiáng)度410MPa左右，延伸率15％以上；并且合金表現(xiàn)出較好的阻燃效果。

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，特別涉及一種低成本高強(qiáng)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及生物醫(yī)用鎂合金材料。

背景技術(shù)

鎂合金是目前最輕的商用金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度比剛度高，減震性、電磁屏蔽和抗輻射能力強(qiáng)，易切削加工，可回收等優(yōu)點(diǎn)，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，在汽車、電子、電器、交通、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為本世紀(jì)的綠色工程材料。

但絕對強(qiáng)度較低，耐蝕性差等原因大大限制了鎂及其合金作為新型綠色材料的應(yīng)用。目前大量使用的商用AZ系鎂合金和ZK系鎂合金經(jīng)變形后的強(qiáng)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(jié)構(gòu)材料等的加工和使用要求。因此，開發(fā)高強(qiáng)韌鎂合金及相應(yīng)的加工制備工藝對拓展鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。

逐漸有一些高強(qiáng)鎂合金被陸續(xù)開發(fā)出來，如專利1(專利公開號：CN104328320A)公開了一種高強(qiáng)度高塑性鎂合金，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到400MPa以上，屈服強(qiáng)度300MPa以上，延伸率8％左右，各組分質(zhì)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(zhì)元素≤0.15％，其余為鎂。該合金具有較高的抗拉強(qiáng)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(yīng)用。專利2(專利公開號：CN103290292A)公開了一種高強(qiáng)鎂合金，其屈服強(qiáng)度可以達(dá)到350～380MPa，抗拉強(qiáng)度為410～450MPa，延伸率在6％以上，各組分質(zhì)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％，Nb：0.1～5.0wt％，雜質(zhì)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(xù)鑄造的方法制備合金錠坯料，變形后對合金進(jìn)行熱處理進(jìn)一步提高了合金成本。專利3(專利公開號：CN101892445A)公開一種高強(qiáng)鎂合金，其合金成分為Gd：6～13wt％,Y：2～6wt％，Zr：0.3～0.8wt％，其抗拉強(qiáng)度大于600MPa，屈服強(qiáng)度大于540MPa，延伸率大于1％，但其需要采用非常規(guī)大塑性變形方法，且需進(jìn)行20～100h的等溫時效處理，制備工藝過程對生產(chǎn)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4(專利公開號：CN105132772A)公開了一種低成本非稀土型高強(qiáng)鎂合金及其制備方法，該合金為Mg-Bi-Ca-Mn鎂合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：Bi2～10.0wt％，Ca0.1～1.5wt％，Mn0.1～1.0wt％，其余為鎂。其抗拉強(qiáng)度395-412.4MPa，屈服強(qiáng)度383-402.8MPa，延伸率約為6％，該合金具有較高的屈服強(qiáng)度，但合金塑性偏低，在應(yīng)用方面受到局限。

由此可見，迫切需要開發(fā)出不含稀土或含有微量稀土的低成本高強(qiáng)韌鎂合金材料，將極大地拓展鎂合金在未來進(jìn)一步的推廣應(yīng)用，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。

發(fā)明內(nèi)容