[發(fā)明專利]一種高強度Mg-Zn-Cu-Zr-Cr-Ca合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109355540B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 權力偉;郭士琦;何永鵬;徐暢;林小娉;葉杰;付守軍
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發(fā)明屬于金屬材料工程技術領域，提出了一種高強度Mg?Zn?Cu?Zr?Cr?Ca合金及其制備方法，采用固溶強化、細晶強化及第二相強化等手段制備出一種新型低成本、高強度Mg?Zn?Cu?Zr?Cr?Ca合金。(1)在傳統(tǒng)鑄造Mg?Zn?Cu合金中加入Zr元素可以細化鑄造合金晶粒，降低其他雜質(zhì)元素對合金組織和性能的損害；(2)利用高壓凝固技術進一步細化鑄造Mg?Zn?Cu?Zr合金凝固組織，改善Mg(Zn,Cu)₂共晶相的形態(tài)與分布；(3)加入Cr元素增加時效初期強化相形核數(shù)量，提高時效硬化速率；(3)加入Ca元素增加合金的抗蠕變性能，提高熔煉時的抗氧化性，更重要的是Ca在時效過程中能形成盤狀Ca₂Mg₆Zn₃強化相，與Mg?Zn系合金的主要強化相MgZn₂共同作用達到兩相復合強化的效果。

技術領域

本發(fā)明涉及一種高強度Mg-Zn-Cu-Zr-Cr-Ca合金及其制備方法，屬于金屬材料工程技術領域。

背景技術

鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構材料，具有比強度高、壓鑄性好、切削性好、電磁屏蔽、減震降噪性能好、散熱性好、易于再生循環(huán)等諸多優(yōu)點，被譽為“21世紀綠色工程金屬”，主要應用領域為航空、航天、汽車、便攜工具、電子工業(yè)等，鎂合金的廣泛應用有利于減緩能源短缺和環(huán)境污染兩大世界危機。

Mg-Zn-Cu合金是20世紀80年代發(fā)展起來的新型耐熱鎂合金，在Mg-Zn二元合金中加入Cu可顯著提高固溶溫度，有效提高時效強化效果。目前Mg-Zn-Cu合金在150℃以下的高溫性能較好，已成功用于汽車發(fā)動機部件、推進器等需耐中高溫的零部件上。但由于鑄造Mg-Zn-Cu合金組織較粗大，且主要強化相Mg(Zn,Cu)₂共晶相多連成網(wǎng)狀分布在枝晶間，不但Mg(Zn,Cu)₂相的強化作用不能夠充分發(fā)揮，還會降低鑄造Mg-Zn-Cu合金的力學性能。

為進一步提高Mg-Zn-Cu合金各項力學性能，技術人員嘗試通過有效合金化、熱處理或擠壓工藝來改善第二相形態(tài)結(jié)構或生成新的高熔點、高穩(wěn)定相，從而提高Mg-Zn-Cu合金系合金的耐高溫性能。例如：專利CN 102071345 A公開了一種含Zr的Mg-Zn-Cu合金，其組分的重量百分比為：Zn 5～7％，Cu 0.5～2％，Zr 0.3～0.8％，余量為Mg，經(jīng)充分熱處理后最大抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達240～270MPa、160～190MPa和11～17％；J.Buha研究了時效處理對Mg-6Zn-2Cu-0.1Mn合金性能的影響，其峰時效合金最大抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達220～253MPa、121～168MPa和2.8～8.6％(J.Buha，Mechanicalproperties of naturally aged Mg-Zn-Cu-Mn alloy，Materials Science andEngineering A，2008，489:127-137)；趙沖研究了擠壓工藝對Mg-Zn-Cu-Ce合金性能的影響，經(jīng)不同擠壓工藝處理后合金的抗拉強度、屈服強度及延伸率分別達293～321MPa、215～282MPa和2.04～15.7％(趙沖，Mg-Zn-Cu-Ce合金組織與性能研究，重慶大學碩士學位論文，2012年)。

盡管上述方法對Mg-Zn-Cu合金的力學性能有所改善，但高溫下合金中的強化相易長大為過時效相，其強化效果仍不理想。且貴金屬元素(如Ce等)的引入也增加了合金成本。此外，單一的強化方式已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)對Mg-Zn-Cu合金的性能要求，而綜合利用各種強化手段被認為是開發(fā)低成本高性能鎂合金行之有效方法。

發(fā)明內(nèi)容