[發(fā)明專利]一種超輕高強鎂鋰合金及其制備方法

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• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110144504A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 黃嘯辰;張景琪;杜玥;姚草根;丁俊峰
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06;C22F1/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發(fā)明涉及一種超輕高強鎂鋰合金及其制備方法，屬于有色金屬材料及工藝技術領域，所述的超輕是指鎂鋰合金的密度不大于1.55g/cm³，高強是指鎂鋰合金的抗拉強度不小于230MPa。本發(fā)明提供的鎂鋰合金密度低于1.55g/cm³，該鎂鋰合金不僅具有高強度，還具有高塑性變形能力，能夠一定程度滿足航天飛行器的減重需求。

技術領域

本發(fā)明涉及一種超輕高強鎂鋰合金及其制備方法，屬于有色金屬材料及工藝技術領域，所述的超輕是指鎂鋰合金的密度不大于1.55g/cm³，高強是指鎂鋰合金的抗拉強度不小于230MPa。

背景技術

隨著各國航天工業(yè)的快速發(fā)展，世界范圍內對航天飛行器提出了更為迫切的減重需求。鎂合金作為最輕的金屬結構材料，具有低比重、高比強度和比剛度的優(yōu)點，已經在航天領域得到了應用。而鎂鋰合金作為代表著鎂合金輕質化發(fā)展方向的一個典型合金系，其密度比常規(guī)鎂合金還低1/4～1/3。然而鎂鋰二元合金雖然比強度高，但其絕對強度低，抗拉強度通常低于100MPa，且時效強化效果不明顯，這極大地限制了鎂鋰合金的廣泛應用。針對這個問題，一些科研人員嘗試通過合金化方法，試圖通過加入合金元素以提高鎂鋰合金的強度指標。

但是通過加入合金元素提高鎂鋰合金強度時，得到的鎂鋰合金的韌性和塑性差。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提出一種超輕高強鎂鋰合金及其制備方法，密度低于1.55g/cm³，該鎂鋰合金不僅具有高強度，還具有高塑性變形能力。

本發(fā)明的技術解決方案是：

一種超輕高強鎂鋰合金，該鎂鋰合金的成分包括Mg元素、Li元素、Zn元素和Y元素，以鎂鋰合金的總質量為100％計算，各成分的質量百分含量為：Li元素的質量百分含量為9％-10％，Zn元素的質量百分含量為1％-3％，Y元素的質量百分含量為2％-5％，雜質Fe元素的質量百分含量＜0.005％，雜質Cu元素的質量百分含量＜0.002％，雜質Ni元素的質量百分含量＜0.002％；余量為Mg元素。

一種超輕高強鎂鋰合金的制備方法，該方法的步驟包括：

(1)將原料采用金屬坩堝進行熔煉，熔煉過程中使用惰性氣體進行保護，熔煉完成后進行攪拌，攪拌完成后進行靜置，靜置20-30min后進行澆鑄得到鎂鋰合金鑄錠；

(2)對步驟(1)獲得的鎂鋰合金鑄錠進行均勻化處理，均勻化處理工藝參數(shù)為：溫度380-435℃，保溫6～8h，均勻化處理后將鎂鋰合金鑄錠進行擠壓得到超輕高強鎂鋰合金，擠壓參數(shù)為：擠壓溫度180-250℃，擠壓速率為5.0mm/s，擠壓比為25-35；

所述的步驟(1)中，原料包括工業(yè)純鎂錠、工業(yè)純鋅錠、工業(yè)純鋰錠以及鎂釔中間合金錠；原料中元素組成Li元素的質量百分含量為9％-10％，Zn元素的質量百分含量為1％-3％，Y元素的質量百分含量為2％-5％，雜質Fe元素的質量百分含量＜0.005％，雜質Cu元素的質量百分含量＜0.002％，雜質Ni元素的質量百分含量＜0.002％；余量為Mg元素；

所述的步驟(1)中，在進行熔煉前，使用酒精或丙酮將各金屬錠表面去污擦洗干凈，擦洗干凈后對原料進行預熱，預熱溫度為380-420℃，以去除各金屬錠中的水分；

所述的步驟(1)中，在進行熔煉前，將金屬坩堝進行預熱烘干，預熱烘干溫度為380-420℃；

所述的步驟(1)中，將原料采用金屬坩堝進行熔煉時的方法為：

第一步，將擦洗并預熱后的工業(yè)純鎂錠加入到預熱后的金屬坩堝中，靜置8-10min后，升溫至720-740℃，攪拌，攪拌時間為4-6min；