[發明專利]鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202211301822.4
• 申請日: 2022-10-24
• 公開（公告）號: CN115627397A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 胡發平;劉榮海;鄭欣;王琦玥昕;邱方程;李寒煜;郭新良;蔡曉斌;何運華;初德勝;李宗紅;代克順
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C23/00;C22C23/04;C22F1/06;C22C1/02
• 代理公司: 深圳中細軟知識產權代理有限公司 44528
• 代理人: 徐春祺

本發明公開了一種鎂合金及其制備方法，鎂合金，由以下質量百分比的組分組成：0.2％～2％的Mn、0.1％～3％的Al、0.1％～1％的Ca、0.1％～1％的Zn，余量為Mg。本發明通過熔融、快速冷卻、高溫擠壓和時效的過程制備得到平均晶粒尺寸為1μm～3μm，高密度9nm～13nm納米析出相強化顆粒的鎂合金，本發明的鎂合金無稀土元素、制備工藝簡單，并具有良好的強度和塑性。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，更具體地，涉及一種鎂合金及其制備方法。

背景技術

鎂的密度只有鐵的1/4，鋁的2/3，同時在地殼和海洋中儲量非常豐富，因此，鎂及其合金在交通運輸、航空航天、3C電子產品等領域具有廣闊的應用前景。

鎂具有密排六方結構，可動滑移系少，塑性差，同時強度也不高?，F有技術中，添加稀土元素(元素周期表中的鑭系元素和鈧、釔)可以降低非基面滑移與基面滑移臨界剪切應力的比值，進而促進非基面滑移參與塑性變形，進而增加合金塑性，同時添加稀土元素可以在基體中形成析出強化相，提高合金強度，但是，稀土元素的添加也極大地增加了合金成本，添加高含量的稀土，還會生成較為粗大的第二相，降低合金塑性。

對于鎂合金的制備方法，現有技術為了提高鎂合金的塑性，通常通過大塑性變形后退火的方式制備，但是，由于鎂合金的塑性差，大塑性變形過程中易開裂，解決開裂的方法包括：第一，減小變形量防止開裂，但是會導致再結晶晶粒較為粗大(＞5μm)，強度和塑性變形量均無法滿足高標準，第二，通過等通道轉角擠壓、高壓扭轉、旋壓等特殊變形方式實現鎂合金大塑性變形，但是，該方法變形成本高且對樣品形貌和尺寸也會有特殊的要求。因此，開發一種基于傳統工藝制備的鎂合金，且同時兼備高強度和良好的塑性，對鎂合金的發展和應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種無稀土元素、且高強度、高塑性的鎂合金及其制備方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種鎂合金，由以下質量百分比的組分組成：

0.2％～2％的Mn、0.1％～3％的Al、0.1％～1％的Ca、0.1％～1％的Zn，余量為Mg；

所述鎂合金中含有再結晶的晶粒，所述晶粒內部含有均勻彌散的納米顆粒，所述晶粒的平均尺寸為1μm～3μm，所述顆粒的直徑為9nm～13nm。

本發明還公開了一種上述鎂合金的制備方法，包括以下過程：

獲取如上所述的各組分配比的純金屬和/或鎂與Mn、Al、Ca和Zn中一種或兩種以上的合金的原料，將各原料進行熔融，得熔融液；

對所述熔融液進行快速冷卻，所述冷卻的速度為2min內由熔融溫度冷卻到100℃以下，得到鑄錠；

對所述進行擠壓得到擠壓型材；所述擠壓的溫度為380℃～420℃，所述擠壓的擠壓比為16～40:1，所述擠壓的速度為0.1m/min-0.3m/min；

將所述擠壓型材于180℃～220℃下進行時效0.5h～2h，得到所述鎂合金。

實施本發明實施例，將具有如下有益效果：

本發明實施例僅添加Mn、Al、Ca和Zn的常規金屬元素，未添加稀土元素，顯著降低鎂合金成本，其中，Mn元素的添加能在基體內形成納米Mn晶核顆粒，促進再結晶晶粒成核，并阻礙晶粒異常長大；同時添加Ca和Zn也具有很好的晶粒細化效果；Al的添加可以產生固溶強化，在熔煉過程中能與Mn生成Al₈Mn₅晶粒強化相；時效時Ca能與Zn生成GP區強化相，同時提高強度和塑性。