[發明專利]一種低密度高強度高模量的鎂鋰合金及制備方法

有效

• 申請號: 202111189131.5
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN114015918B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 王俊升;田光元;楊興海;張弛;王碩
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/03;C21D1/18;C22F1/06;C22F1/02;C22C23/06;C22B9/04;C22B9/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種低密度高強度高模量的鎂鋰合金，其特征在于，所述低密度高強度高模量的鎂鋰合金的化學成分按質量百分比計為：Gd：0.5-5wt.％，Al：0.5-6wt.％，Y：0.5-10wt.％，Li：8-16wt.％，Zr：0-1wt.％，余量為Mg和不可避免的雜質；其中：Zr元素的含量選擇不能為0；

所述雜質中Si、Fe、Cu、Ni、Mn雜質總量小于0.03wt.％；

所述低密度高強度高模量的鎂鋰合金的性能：密度為1.15-1.55g/cm³，抗拉強度為350-410MPa，延伸率為25％-40％，彈性模量為60-70GPa。

2.根據權利要求1所述的低密度高強度高模量的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

S1、合金配料

按照所述低密度高強度高模量的鎂鋰合金中元素化學成分質量比將純鎂、純鋰、純鋁箔、Mg-Gd中間合金、Mg-Y中間合金和Mg-Zr中間合金作為原料稱重準備；

S2、烘料

將步驟S1稱量的純Mg、Mg-Gd中間合金、Mg-Y中間合金、Mg-Zr中間合金、以及坩堝在150-250℃預熱0.5-3h；

S3、真空熔煉鑄造

將步驟S2中預熱之后的原料放入預熱之后的坩堝中，并將前述坩堝放入真空熔煉爐中，抽3次以上真空，達到真空度10^-3Pa，然后通入氬氣保護氣體，將氬氣壓力提高至0.1MPa以上；之后升溫熔煉，待鎂鋰合金原料完全熔化后保溫，最后澆注成鎂鋰合金鑄錠；

S4、熱處理

將步驟S3中真空熔煉鑄造得到的鎂鋰合金鑄錠放入真空管式爐中，抽3次以上真空，達到真空度10^-3Pa，然后通入氬氣保護氣體，將氬氣壓力提高至0.1MPa以上；之后進行固溶處理+淬火，最后進行時效處理；

S5、待混合均勻冷卻后，取出經過熱處理的鎂鋰合金鑄錠。

3.根據權利要求2所述的低密度高強度高模量的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中：Mg-Gd中間合金中的Gd含量為20-50wt.％；Mg-Y中間合金中的Y含量為20-50wt.％；Mg-Zr中間合金中的Zr含量為10-40wt.％。

4.根據權利要求2所述的低密度高強度高模量的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中用純鋁箔包覆純鋰，待熔煉時放入坩堝中。

5.根據權利要求2所述的低密度高強度高模量的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中真空熔煉爐為真空自動澆注爐，所述真空自動澆注爐自動控制原料熔化后熔液的攪拌和澆注。

6.根據權利要求2所述的低密度高強度高模量的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中的坩堝為不銹鋼坩堝、鑄鐵坩堝、BN坩堝或石墨坩堝。

7.根據權利要求2所述的低密度高強度高模量的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中的真空熔煉鑄造為：

S301、所述坩堝放入真空爐內后，抽真空至真空度10^-3Pa，并通入氬氣直至0.1MPa以上；前述過程重復循環多次；

S302、保持爐內氬氣保護氣體的壓力在0.1MPa以上，設定加熱溫度700-780℃，加熱功率為50％-100％；

S303、開始加熱升溫至原料全部為熔融液態，然后保溫20-60min，并開啟自動攪拌，保持5-30min；

S304、停止自動攪拌，開始降溫直至澆注溫度，然后澆注得到鎂鋰合金鑄錠。

8.根據權利要求2所述的低密度高強度高模量的鎂鋰合金的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中固溶處理+淬火為：將真空熔煉得到的鎂鋰合金鑄錠在300-500℃下進行固溶處理3-24h后，再進行冷水淬火處理，然后將鎂合金鑄錠在150-250℃下時效處理6-30h。