[發明專利]一種低成本高強度變形鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202010627075.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111945048A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 徐瑞;劉曉歡
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張明月

本發明涉及一種低成本高強度變形鎂合金及其制備方法，屬于金屬材料的技術領域，其屬于金屬材料技術領域。該鎂合金由Mg、Sm、Ca元素組成，各組分質量百分含量為：Sm:4.8?5.6wt.%；Ca:0.8?1.0wt.%；其余為Mg和不可避免雜質元素。本發明解決了現有鎂合金使用稀土元素成本過高等問題，Mg?Sm?Ca合金固溶后進行高壓扭轉、熱處理，得到的變形Mg?Sm?Ca合金具有質量輕、硬度高、成本低、耐熱性好等優點，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種低成本高強度變形鎂合金及其制備方法，屬于金屬材料的技術領域。

背景技術

鎂合金作為21世紀新型結構材料，具有密度低、彈性模量低、比強度和比剛度高以及電磁屏蔽性能良好等優點，在交通，通訊，電器和航空航天領域具有廣闊的應用前景。然而，鎂合金由于其相對較低的強度和較差的熱穩定性而具有有限的應用。

Mg稀土合金具有優良的力學性能，近年來對Mg稀土合金研究日益廣泛。稀土元素在鎂中的固溶度高，可以形成納米級沉淀且具有明顯的時效強化特性。然而，稀土元素價格昂貴。Sm具有獨特的正交晶結構，其強化作用稍大于Gd，并且比Nd，Y和Gd便宜得多。在530℃時Sm在Mg中的最大固溶度為5.7wt.％，遠高于Nd(3.6wt.％)在Mg中的固溶度。價格低廉的Ca作為晶粒細化劑被引入，研究表明其添加量在1.0wt.％時通過形成穩定的Mg2Ca相可以顯著細化鎂晶粒。因此，研究發明一種低成本高強度鎂合金具有一定的發展潛力。

發明內容

本發明的目的是提供一種低成本高強度變形鎂合金及其制備方法，該變形鎂合金具有質量輕、硬度高、耐熱性好等優點，不含貴金屬，具有良好的經濟效益和廣闊的應用前景。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種低成本高強度變形鎂合金，該合金為Mg-Sm-Ca合金變形鎂合金，原料組分及質量百分含量如下：

Sm：3.2～6.8wt.％；Ca:0.8～1.2wt.％；余量為Mg和不可避免雜質元素。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述鎂合金組成以及各組成質量百分含量如下：

Sm：4.8～5.2wt.％；Ca:0.9～1.1wt.％；余量為Mg和不可避免雜質元素。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述雜質元素總含量小于0.03wt.％。

一種低成本高強度變形鎂合金的制備方法，包括以下步驟：

一、鎂合金鑄錠制備：將鎂錠、釤塊和鈣粒的原料配料熔煉，并鑄造成鎂合金鑄錠；

二、高壓扭轉材料制備：將上述鎂合金鑄錠在510～530℃固溶處理8～12 小時,水淬，并加工成高壓扭轉材料；

三、高壓扭轉樣品制備：室溫下進行高壓扭轉處理，扭轉壓力為3～5GPa，扭轉圈數為1～5r,扭轉速度為1r/min，經塑性變形制備成高壓扭轉樣品；

四、時效處理：將上述高壓扭轉樣品在125～200℃熱處理0.5～30小時，空冷至室溫，得到低成本高強度變形鎂合金。

本發明技術方案的進一步改進在于：步驟一中，原料為純金屬。

本發明技術方案的進一步改進在于：步驟二和步驟四的處理過程中將鎂合金與空氣隔絕。

本發明技術方案的進一步改進在于：步驟二與步驟四通過在坩堝中用氧化鎂粉末覆蓋并壓實鎂合金來隔絕空氣。

由于采用了上述技術方案，本發明取得的技術效果有：