[發(fā)明專利]一種稀土釔摻雜的鎂鋰合金及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010097024.9
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111187955A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王金輝;張夢娜;張磊;朱云鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 青海大學(xué)
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/06
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 趙徐平

本發(fā)明公開了一種稀土釔摻雜的鎂鋰合金及其制備方法，屬于合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域。所述稀土釔摻雜的鎂鋰合金按照質(zhì)量百分比計，主要由以下組分組成：Li 3.8～4.2％、Al 0.5～1.0％、Y 0.2～1.0％、余量為Mg和雜質(zhì)。本發(fā)明通過對已制備的Mg?Li?Al?Y系合金的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能間的關(guān)系進行研究，揭示合金的強韌化機制。并通過改變合金晶體結(jié)構(gòu)、細(xì)化晶粒及產(chǎn)生高熔點硬質(zhì)相等途徑，在保證塑性的前提下提高Mg?Li合金的強度，為Mg?Li?Al?Y系合金的實際應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種稀土釔摻雜的鎂鋰合金及其制備方法。

背景技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對金屬材料的性能不斷提出更高的要求。在航空、航天和消費電子領(lǐng)域，傳統(tǒng)的合金體系如鋁合金的發(fā)展已經(jīng)十分成熟完善，進一步提升性能的潛力空間有限，特別是鋁合金的密度和比強度相對于Mg-Li合金存在劣勢，已經(jīng)無法滿足一些特定結(jié)構(gòu)的性能要求。鎂鋰合金作為最輕的結(jié)構(gòu)材料因其低密度，良好的加工性能，高的比強度和比剛度使得它在電子，汽車和航空航天工業(yè)中受到廣泛關(guān)注。Hauser等人研究表明，鋰的添加可以有效的降低鎂合金的密度和晶格間距(c/a軸向比)，使得鎂合金的非基面滑移系統(tǒng)在室溫條件下可以被激活，有效的提升了鎂合金室溫的延展性。然而，高的塑性往往以損失強度作為代價，Mg-Li合金室溫下相對較低的絕對強度，差的高溫性能，以及Mg-Li合金在低溫下存在過時效現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了該合金的廣泛應(yīng)用。因此，開發(fā)具有較高強度、塑性及耐高溫性好的Mg-Li合金意義重大。

此外，鎂和鋰都屬于化學(xué)性質(zhì)很活潑的金屬元素，這兩種金屬元素在溫度到達(dá)一定的值時能與O₂、N₂和H₂O發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，甚至還有可能會發(fā)生爆炸，因而掌握合適的熔煉工藝顯得相當(dāng)重要。采用的多為溶劑覆蓋保護的熔鑄方法，但對于鎂鋰合金，尤其是β相鎂鋰合金，鋰的含量高，十分活潑，在高溫環(huán)境下極易與氧和氮發(fā)生劇烈反應(yīng)，采用常規(guī)方法存在很大的危險性。就目前現(xiàn)有的熔煉方法由于受到熔煉工藝復(fù)雜且成本高或是鑄錠質(zhì)量差等等的影響，熔煉工藝制度并不完善，所以要得到性能高的Mg-Li合金，就需要對Mg-Li合金的熔煉工藝與技術(shù)進行系統(tǒng)的研究。

本發(fā)明針對Mg-Li合金絕對強度較低，高溫力學(xué)性能差等問題，通過熱力學(xué)計算軟件和相圖進行合金成分設(shè)計，確定Li、Al、Y元素在Mg合金中的添加量并制備Mg-Li-Al-Y系合金，以解決現(xiàn)有Mg-Li系合金存在的熔煉工藝不完善、強度低、耐腐蝕性能差、高溫力學(xué)性能差等一系列問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種稀土釔摻雜的鎂鋰合金及其制備方法。本發(fā)明通過對已制備的Mg-Li-Al-Y系合金的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能間的關(guān)系進行研究，揭示合金的強韌化機制。并通過改變合金晶體結(jié)構(gòu)、細(xì)化晶粒及產(chǎn)生高熔點硬質(zhì)相等途徑，在保證塑性的前提下提高Mg-Li合金的強度，為Mg-Li-Al-Y系合金的實際應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種稀土釔摻雜的鎂鋰合金，所述稀土釔摻雜的鎂鋰合金按照質(zhì)量百分比計，主要由以下組分組成：Li 3.8～4.2％、Al 0.5～1.0％、Y 0.2～1.0％、余量為Mg和雜質(zhì)。

本發(fā)明針對目前Mg-Li合金的低密度和高強度特性很難兼得：二元Mg-Li合金的強度、硬度等偏低，且二元Mg-Li合金的室溫延展性良好，一般通過添加合金化元素來提高二元Mg-Li合金的強度，但這一方法以犧牲該合金優(yōu)良的塑韌性為代價。因此，研發(fā)通過微量元素添加，在保證低密度和高塑性的前提下提高Mg-Li合金強度的合金系顯得極其重要；