[發明專利]低成本高性能鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110650901.5
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113584365B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 蘇再軍;默辰星;周健
• 申請（專利權）人: 贛州虔博新材料科技有限公司;邵陽學院
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/03;C22F1/06;B22D7/00
• 代理公司: 深圳紫辰知識產權代理有限公司 44602
• 代理人: 沈丹華

本發明公開了一種鎂合金的制備方法，包括：取鎂錠、鋁錠、鋅錠、錫錠、銻錠、鉍錠、Mg?Ce中間合金、Mg?Sm中間合金、Mg?Y中間合金及Al?Mn中間合金；將鎂錠、鋁錠放入300~350℃的熔爐內，形成熔體后，升溫至700~720℃，再將鋅錠、錫錠、銻錠、鉍錠、Mg?Ce中間合金、Mg?Sm中間合金、Mg?Y中間合金、Al?Mn中間合金加入熔體中；將混合后的熔體升溫至730~750℃，精煉，再保溫靜置10~40min；將精煉后的熔體冷卻至710~720℃，扒去表面浮渣，采用金屬模鑄造，制得鎂合金鑄錠；將鎂合金鑄錠進行固溶處理和溫水淬火；對固溶后的合金鑄錠進行時效處理，得到鎂合金。

技術領域

本發明涉及一種鎂合金，特別涉及一種低成本高性能鎂合金及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著輕合金產品消費逐步興起及環境問題的越來越突出，人們對產品輕量化的要求日益迫切。作為工程應用中密度最低的金屬結構材料，鎂合金在汽車、航空航天、電子3C等領域中的應用前景十分廣泛。我國作為鎂資源大國，可利用的鎂礦資源儲量約占世界總儲量的70％，近十年來原鎂的產量已位列世界第一。由于我國對鎂合金的研究和應用還很不充分，尤其是應用范圍最廣的低成本高性能鑄造鎂合金，相關研究及加工技術整體水平還比較薄弱。目前，最常見的低成本商用鑄造鎂合金都為Mg-Al系合金，該系合金偏低的力學性能限制了其在更多行業上的應用。因此，開發低成本高性能鑄造鎂合金已迫在眉睫。

時效析出強化是商用鑄造Mg-Al系合金最重要的強化方法。該系合金的時效析出過程復雜，存在著不連續析出及連續析出行為。連續析出相多呈細小的片狀彌散分布于基體中，使材料具有良好的機械性能；而非連續析出相多呈粗大的層片狀，彌散度較低，對材料的強化作用較小。合金的時效強化效果與連續和非連續析出相的比例有關。然而,在鑄造Mg-Al系合金中，不連續析出相的形核析出密度較低，尺寸粗大，所占析出相比例較大；連續析出相的體積分數較低，所占析出相比例較少，由此，析出相不能有效阻礙基面滑移，導致時效析出強化效果較弱，力學性能偏低。國內外研究發現加入稀土元素可以調控Mg-Al系合金的析出行為，減少粗大的不連續析出相的形成，從而提高合金力學性能。但由于稀土元素(RE)與Al之間形成熱穩定性好的Al-RE金屬間化合物，消耗了大量的Al元素，降低了時效析出相的數量，弱化了析出強化效果。因此，如何更好的調控Mg-Al系合金的析出行為，在保持較高體積分數的析出相的同時增加連續析出相的比例是提高合金力學性能的關鍵難點。

發明內容

本發明的目的在于針對目前商用Mg-Al系鑄造鎂合金強度低，塑性差等性能缺點，提供了一種低成本高性能鎂合金及其制備方法。

本發明提供的一種低成本高性能鎂合金，該鎂合金的化學成分按質量百分比為：3.0～10.0％Al，0.1～1.5％Zn，0.1～0.8％Mn，0.1～2.0％Y，0.1～2.0％Sm，0.1～2.0％Ce，0.1～2.0％Sn，0.1～2.0％Bi，0.1～1.0％Sb，其余為Mg和不可避免的雜質元素，雜質含量≤0.1wt％。

上述的低成本高性能鎂合金，該鎂合金的化學成分按質量百分比為：5.0～9.0％Al，0.1～1.0％Zn，0.1～0.5％Mn，0.1～0.8％Y，0.1～0.8％Sm，0.1～0.8％Ce，0.1～1.0％Sn，0.1～1.0％Bi，0.1～0.6％Sb，其余為Mg和不可避免的雜質元素，雜質含量≤0.1wt％。

本發明還提供一種制備上述低成本高性能鎂合金的方法，該方法包括以下步驟：

S1：按設計的合金成分取鎂錠、鋁錠、鋅錠、錫錠、銻錠、鉍錠、Mg-Ce中間合金、Mg-Sm中間合金、Mg-Y中間合金及Al-Mn中間合金配料稱重，預熱烘干備用；

S2：將鎂錠、鋁錠放入預熱至300～350℃的熔爐內加熱熔化，待合金完全熔化后形成熔體，將熔體升溫至700～720℃，再將鋅錠、錫錠、銻錠、鉍錠、Mg-Ce中間合金、Mg-Sm中間合金、Mg-Y中間合金、Al-Mn中間合金直接加入熔體中，使其熔化，并攪拌均勻；