[發明專利]一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202110294849.4
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112981204A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 于建民;張治民;李兆燦;孟模;薛勇;程眉;吳澤儒
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 廈門市天富勤知識產權代理事務所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

1.一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金，其特征在于，其化學組分按質量百分數包括：10.8～13.6％Gd、4.0～4.6％Y、1.8～2.2％Zn、0.4～0.6％Zr，余量為鎂和不可避免的雜質元素。

2.如權利要求1所述一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金，其特征在于，所述高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金的化學組分按質量百分數為：12.0％Gd、4.5％Y、2.0％Zn、0.4％Zr，余量為鎂和不可避免的雜質元素。

3.如權利要求1所述一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金，其特征在于，所述高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金的化學組分按質量百分數為：11.0％Gd、4.5％Y、2.0％Zn、0.6％Zr，余量為鎂和不可避免的雜質元素。

4.如權利要求1所述一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金，其特征在于，所述高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金的化學組分按質量百分數為：13.0％Gd、4.0％Y、2.0％Zn、0.5％Zr，余量為鎂和不可避免的雜質元素。

5.如權利要求1至4任一所述一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金，其特征在于，所述雜質元素包括Fe、Ni、Cu和Si，所述雜質元素占合金質量百分數分別為：Fe≤0.004％，Ni≤0.01％，Cu≤0.01％，Si≤0.01％。

6.一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備鎂合金鑄棒：首先按上述質量百分數設計合金元素配比材料，采用半連續鑄造制備鎂合金鑄棒，待室溫冷卻后機加工成棒料；

(2)棒料的均勻化：采用分級均勻化制度，將鎂合金棒料升溫到325℃，保溫4h,然后升溫到535℃，保溫9h進行均勻化處理；

(3)鐓擠復合變形：將棒料放入加熱的鐓擠復合模具中，鐓擠復合模具的加熱溫度為420～450℃，擠壓比設置為1.95，擠壓速度為1.5～3.5mm/s，經多道次循環鐓擠后得到高強韌變形態耐熱稀土鎂合金材料；

(4)固溶、時效處理：熱處理采用固溶時效處理，固溶溫度設定為400℃，保溫10h，出爐后采用80℃熱水淬火；待冷卻到室溫后進行時效處理，時效溫度225℃，保溫時間為16h。

7.如權利要求6所述的一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的具體步驟包括：

(1.1)純鎂的熔化：采用電阻爐對合金進行熔煉，先將坩堝加熱到800℃，然后在坩堝底部均勻鋪上一層覆蓋劑，放上純鎂塊，并在上面同樣撒上覆蓋劑進行保護；

(1.2)合金元素的添加：純鎂熔化后，直接將熔體升溫至800℃，放入純Y，并在800℃下保溫，當Y全部熔化后，在760-780℃依次加入Mg-Gd和Mg-Zr中間合金，最后在750℃放入純Zn；

(1.3)攪拌：待合金元素全部熔化后，將熔體在750℃保溫，用預熱好的扒渣勺扒除熔體表面浮渣后進行攪拌，攪拌過程中主要采用上下翻滾的方式；

(1.4)精煉：攪拌結束后，將熔體靜置3-5min，待溫度穩定后在750℃時進行氬氣保護精煉，精煉時間為3-5min；

(1.5)半連續鑄造：精煉結束后靜置10min，在750℃下將鎂合金熔體通過引流槽導入結晶器中，此時引導桿封住結晶器的底部，形成單開口空間，鎂合金熔體會在其中完成初始凝固；待鎂合金熔體液面穩定且形成一定厚度的凝固坯殼后，啟動電動機帶動引導桿向下運動，同時結晶器上部不斷注入鎂合金熔體；待鑄棒達到一定的長度后，停止鑄造過程，得到鎂合金鑄棒，待室溫冷卻后機加工成棒料。

8.如權利要求6所述一種高強Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土鎂合金的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，在棒料放入加熱的鐓擠復合模具前，先將棒料放入加熱爐中進行加熱，加熱采用階梯加熱制度：一級加熱溫度為350℃，保溫時間為2h；二級加熱溫度為480℃，保溫時間為6h。