[發(fā)明專利]一種高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112593132B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 解海濤;張璦月;肖陽;劉志鵬;劉金學;高華;李吳銘;趙彬
• 申請（專利權）人: 鄭州輕研合金科技有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C23/02;C22C1/02;B22D17/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張麗

本發(fā)明屬于鎂鋰合金材料制備技術領域，具體涉及一種高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金及其制備方法。本發(fā)明針對鑄態(tài)鎂鋰合金力學性能低、固?液兩相區(qū)的溫度區(qū)間窄以及燃點低的問題，通過合金成分設計、真空熔鑄、半固態(tài)壓鑄成型等手段，獲得了一種低成本、高強阻燃性的高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金。本發(fā)明所述高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金制備方法是一種近凈成形技術，且制備工藝流程短，成本可控，可實現(xiàn)鎂鋰合金零部件的批量化生產。通過本發(fā)明可獲得抗拉強度不低于230MPa，屈服強度不低于180MPa，延伸率不低于15％的鎂鋰合金產品。所述高強半固態(tài)鎂鋰合金可以在3C、光學、精密電子產品等領域實現(xiàn)批量應用。

技術領域

本發(fā)明屬于鎂鋰合金材料制備技術領域，具體涉及一種高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金及其制備方法。

背景技術

作為迄今為止最輕的金屬結構材料，鎂鋰合金是部件輕量化最理想的結構材料之一。該合金除了具有比強度、比剛度高的優(yōu)點外，還具有優(yōu)異的切削加工性能、良好的電磁屏蔽能力以及優(yōu)良的抗震性能等優(yōu)勢，在航天航空、軌道交通以及3C電子產品等領域具有廣闊的應用前景。但目前鎂鋰合金用量較少，絕對強度低、材料價格高是限制鎂鋰合金進一步發(fā)展和應用的主要原因。

半固態(tài)成型是二十一世紀以來最具發(fā)展?jié)摿Φ慕鼉舫尚图夹g之一，可實現(xiàn)短流程和批量化生產，有效提升材料利用率、降低生產成本。鎂合金領域相關的半固態(tài)成型技術應用主要集中在固液兩相的溫度區(qū)間較寬的Mg-Al系合金，如AZ61、AZ91D和AM60等，在鎂鋰合金方面的應用未見報道。此外，鎂元素、鋰元素較為活潑，常規(guī)鎂鋰合金在半固態(tài)成型過程中還存在燃燒風險。

湖南大學的董鵬等人，通過擠壓成型制備出了具有良好阻燃性能（燃點721℃）的鎂鋰合金LAX855(Mg-8Li-5Al-5Ca)，鑄態(tài)合金的抗拉強度可達190MPa，但塑性嚴重不足，延伸率僅為4%，無法實現(xiàn)半固態(tài)成型。添加稀土元素可有效改善鎂鋰合金的阻燃性能和室溫力學性能，但該方案成本較高，難以實現(xiàn)規(guī)模化應用。

因此，需要對現(xiàn)有的鎂鋰合金組分進行設計，開發(fā)一種高強度、低成本的鎂鋰合金，以滿足軍工及高端民用領域的輕量化需求。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對鑄態(tài)鎂鋰合金的力學性能低、固-液兩相區(qū)的溫度區(qū)間窄以及燃點低的問題，通過合金成分設計、真空熔鑄、半固態(tài)壓鑄成型等手段，獲得了一種低成本、高阻燃性的高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金。

本發(fā)明還提供了上述高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金的制備方法。

基于上述目的，本發(fā)明采取如下技術方案：

一種高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金，主要由以下質量百分比的組分組成：Li：7.0~10.0 %，Al：5.0-8.0 %，Ca：1.0-5.0 %，Zn：0.5-2 %，其中Al與Ca的質量比控制為1.6 ~8.0：1，余量為Mg和不可避免的其它雜質元素；其中，雜質元素Na含量＜0.001%，其他雜質元素每個小于0.05%，其他雜質元素總量小于0.3%。

一種高強半固態(tài)雙相壓鑄鎂鋰合金制備方法，所述方法步驟如下：

（1）熔煉和澆注：按照合金中各組分的質量百分比進行配料，配料后采用真空爐進行合金熔煉，得到金屬液，澆注獲得錠坯；

（2）下料分切和壓鑄模具預熱：根據(jù)所需尺寸對步驟（1）獲得的錠坯進行分切，同時對壓鑄模具進行預熱，預熱溫度180-200℃；

（3）半固態(tài)壓鑄：將步驟（2）分切的錠坯進行二次加熱，獲得半固態(tài)漿料后，置于壓鑄模具中采用半固態(tài)壓鑄成型工藝得到成品。

具體的，步驟（1）中鎂鋰合金的熔煉和澆注步驟為，先將真空爐內的真空度抽到0.1-2Pa，再通入500~2000Pa氬氣，隨后進行加熱，當金屬完全熔化后升溫到730-750℃進行5-10min精煉，得到金屬液，精煉結束后靜置5-10min，將金屬液進行澆注獲得錠坯。