[發明專利]一種抗熱裂高強高塑性稀土鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110741613.0
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113462939B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 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
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C22F1/06
• 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

本發明公開了一種抗熱裂高強高塑性稀土鎂合金及其制備方法。本發明的具體組分為：Y 0.1?6.0wt％，Sm 0.1?6.0wt％，Zn 0.01?2.0wt％，Sn 0.01?2.0wt％，Ca 0.01?2.0wt％，Sr 0.01?1.0wt％，Zr 0.1?1.0wt％，其余為Mg及不可避免的雜質含量，雜質含量≤0.1wt％，制備方法包括合金熔鑄和熱處理。本發明利用廉價Sm、Y輕重稀土元素及Zn、Sn、Ca、Sr等非稀土元素進行多元微量合金化，通過產生熱穩定性能良好的長程有序相、析出相及彌散相及降低凝固區間提高合金力學性能，減少合金鑄造熱裂性，而且還可以降低稀土合金元素的使用量。本發明不僅改善了現有WE、GW系列鑄造鎂合金結構材料塑形較低、抗熱裂性較差的技術問題，還解決了其價格昂貴的實際應用問題。

技術領域

本發明涉及稀土鎂合金技術領域，特別是涉及一種多元抗熱裂高強高塑性稀土鎂合金及其制備方法。

背景技術

作為工程應用中最輕的金屬結構材料，鎂合金具有重量輕、比強度和比剛度高、鑄造性能、切削加工性能好、可回收性強于塑膠等優異性能，在航空航天、汽車、電子通信等領域得到廣泛應用。在實際應用中，由于鎂合金塑性加工困難，鎂合金產品以鑄造為主。目前，主要的高強鑄造鎂合金為WE43,WE54等WE系合金，其中力學性能較好的WE54合金室溫抗拉強度，屈服強度及伸長率分別為280MPa、172MPa、2％，其值大大低于鋁合金，尤其是過低的塑性及抗熱裂性限制其在工業中的應用。針對此情況，國內外學者經過深入研究成功開發出了一系列高強鑄造Mg-RE系鎂合金，如GW(Mg-Gd-Y)、GN(Mg-Gd-Nd)系等。但是，上述Mg-RE系高強鑄造鎂合金的稀土元素含量較高(RE＞10％)，導致其應用成本高，鑄造性能及塑性差，尤其是抗熱裂性能過低，不能用于大尺寸、薄壁件的生產。隨著應用領域不斷拓寬及對鎂合金綜合性能要求的不斷提高，對材料的經濟性、力學性能、抗熱裂性能等提出了更高的要求，開發低成本抗熱裂高強高塑性稀土鑄造鎂合金材料已經迫在眉睫。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種抗熱裂高強高塑性鑄造稀土鎂合金，以提升現有鑄造稀土鎂合金的強度、塑性及抗熱裂性，并降低合金成本。

本發明提供的抗熱裂高強高塑性鑄造稀土鎂合金，包括如下組分：Y 0.1-6.0wt％，Sm 0.1-6.0wt％，Zn 0.01-2.0wt％，Sn 0.01-2.0wt％，Ca 0.01-2.0wt％，Sr0.01-1.0wt％，Zr 0.1-1.0wt％，其余為Mg及不可避免的雜質含量。

進一步的，所述抗熱裂高強高塑性鑄造稀土鎂合金包括如下組分：Y 2.0-5.0wt％，Sm 1.0-4.0wt％，Zn 0.1-1.5wt％，Sn 0.1-1.0wt％，Ca 0.1-1.0wt％，Sr 0.1-0.8wt％，Zr 0.1-0.6wt％，其余為Mg及不可避免的雜質含量。

進一步的，所述不可避免的雜質的單種雜質元素的含量為0-0.1wt％，其雜質的總含量為0-0.1wt％。

本發明的目的之二在于提供上述抗熱裂高強高塑性鑄造稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

(a)配料：按設計合金組分別取鎂錠、鋅錠、錫錠、Mg-Y中間合金、Mg-Sm中間合金、Mg-Ca中間合金、Mg-Sr中間合金、Mg-Zr中間合金作為原材料，預熱烘干備用。

(b)熔煉：將鎂錠熔化后，加入鋅錠、錫錠、Mg-Y中間合金、Mg-Sm中間合金、Mg-Ca中間合金、Mg-Sr中間合金、Mg-Zr中間合金，并進行精煉。隨后降溫澆鑄，得到合金鑄錠。

(c)熱處理：鑄錠置于電阻加熱爐中進行固溶處理和時效處理，隨后取出在空氣中自然冷卻，得到抗熱裂高強高塑性稀土鎂合金。