[發(fā)明專(zhuān)利]一種高強(qiáng)耐熱稀土鎂合金及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010685440.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111705249A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程雪婷;馬旭;朱曉君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 煙臺(tái)南山學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C22C23/02
• 分類(lèi)號(hào): C22C23/02;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 山東濟(jì)南齊魯科技專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 37108
• 代理人: 趙明媚

本發(fā)明涉及一種含稀土釤的高強(qiáng)耐熱稀土鎂合金及其制備方法，屬于合金技術(shù)領(lǐng)域，該鎂合金按質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：6.0～7.0％Al，0.5～1.5％Zn，1.0～2.0％Sm，0.2～0.5％Sb，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。在合金中均勻分布的多種第二相和均勻細(xì)小的顯微組織、較弱的基面織構(gòu)，使合金具有高強(qiáng)度和高塑性。本發(fā)明還公開(kāi)一種高強(qiáng)耐熱稀土鎂合金材料的制備方法，使制備的鎂合金組織中均勻分布有納米、微米級(jí)第二相和相對(duì)較細(xì)的晶粒尺寸，顯著改善了鎂合金的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含稀土釤的高溫高強(qiáng)度鎂稀土合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金被稱(chēng)為“21世紀(jì)綠色金屬材料”，是繼鋼鐵、鋁合金之后的第三大金屬結(jié)構(gòu)材料，已經(jīng)在航空航天、汽車(chē)工業(yè)、3C系列產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。根據(jù)成形工藝的不同，鎂合金主要分為鑄造鎂合金和變形鎂合金兩大類(lèi)。與鑄造鎂合金相比，擠壓變形的鎂合金具有更為細(xì)小的晶粒，更好的力學(xué)性能。因此，鎂合金的擠壓變形工藝也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

鎂合金是世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車(chē)領(lǐng)域有著重要的發(fā)展?jié)摿Γ绕涫窍⊥伶V合金在汽車(chē)曲軸箱、輪轂的應(yīng)用是近期研究熱點(diǎn)，如WE43、WE54等都有一定的研究進(jìn)展，但鎂合金凝固時(shí)顯微組織偏析嚴(yán)重，鑄造性能差，在實(shí)際應(yīng)用中受到極大的限制。研究者在對(duì)高性能鎂合金的探索和開(kāi)發(fā)中，往往通過(guò)時(shí)效析出強(qiáng)化使鎂合金的性能達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。鎂稀土合金固溶體有較多亞穩(wěn)的溶解度間隙，具有典型的時(shí)效強(qiáng)化特征。大量研究表明，鎂稀土合金時(shí)效析出序列均為：α-Mg過(guò)飽和固溶體(S.S.S.S)→β″(D019，a＝2×a_Mg＝0.64nm，c＝c_Mg＝0.52nm，板狀與基體共格，薄板狀，{2110}_α慣習(xí)面)→β′(CBCO，a＝2×a_Mg＝0.64nm，b＝2.2nm，c＝c_Mg＝0.52nm，橢球狀與基體半共格，薄板狀，{2110}_α慣習(xí)面)亞穩(wěn)相→β₁(FCC，a＝0.74nm，板條狀，{0110}_α慣習(xí)面，與MgRE同構(gòu))→β(FCC，a＝2.22nm，板條狀，{0110}_α慣習(xí)面，與MgRE同構(gòu))平衡相。在鎂合金中加入稀土元素Sm，時(shí)效過(guò)程中析出的Al₂Sm相硬度和熔點(diǎn)都很高，熱穩(wěn)定性好，能有效提高合金的強(qiáng)度和抗蠕變性能。Sb能夠改善合金鑄造性能，同時(shí)細(xì)化鑄態(tài)合金組織及合金沉淀相，形成六方結(jié)構(gòu)的Mg₃Sb₂相顆粒，可起到彌散強(qiáng)化作用。鎂稀土合金中通常加入Sb，因Sb是一種有效的晶粒細(xì)化劑，主要分布在晶界上，起牽引、釘扎晶界作用，阻礙位錯(cuò)移動(dòng)和晶粒長(zhǎng)大，從而提高鎂合金強(qiáng)度。

這些方法存在以下幾個(gè)方面的不足：

1、合金化方法雖然通過(guò)沉淀強(qiáng)化可以進(jìn)一步提高鎂合金的強(qiáng)度，但是這種提高強(qiáng)度的方法是以犧牲鎂合金塑性為代價(jià)的；

2、添加適量稀土元素的合金化方法雖然能夠明顯提高鎂合金的強(qiáng)度，但是由于稀土是一種較昂貴的資源，導(dǎo)致用該種方法生產(chǎn)的鎂合金成本極高且對(duì)稀土資源造成大量的消耗；

3、大塑性變形的方法雖然可以得到細(xì)化的晶粒組織，使鎂合金的塑性和強(qiáng)度同時(shí)提高，但是生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜而昂貴，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。這樣的加工方法不利于在實(shí)際工程中的運(yùn)用。

所以如果想要鎂合金能夠成為鋼材料的替代品，那么在強(qiáng)度和延展性上還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種含稀土釤的高強(qiáng)耐熱稀土鎂合金；目的之二在于提供一種含稀土釤的高強(qiáng)耐熱稀土鎂合金的制備方法。本發(fā)明的鎂合金合金元素種類(lèi)少，成本低，環(huán)境溫度超過(guò)200℃后強(qiáng)度穩(wěn)定。該制備方法簡(jiǎn)單易操作。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的之一，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：