一种含Ag的高强耐热镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含Ag的高强耐热镁合金，具有以下质量分数的成分：Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5w％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％。本发明专利技术高强耐热镁合金组分为Mg‑Y‑Nd‑Gd‑Ag‑Zr，以含稀土金属间化合物的析出强化为主要强化机制，并通过添加非稀土元素Ag，形成了RE‑Ag细小高温稳定相及Mg‑RE‑Ag共晶体，新形成的相具有细小弥散及高温稳定的特点，显著提高了本发明专利技术材料的热处理时效硬化效果及耐热性能。本发明专利技术还提供了一种含Ag的高强耐热镁合金的制备方法。

High strength heat resistant magnesium alloy containing Ag and preparation method thereof

The invention provides a high strength and heat-resistant magnesium alloy containing Ag, which has the following mass fractions: Y: 4.5-6.5wt%, Nd: 1.5-4.0wt%, Gd: 1.5-4.0wt%, Ag: 0.1-1.5wt%, Zr: 0.15-1.5w%, and the remainder is Mg, in which the total amount of rare earth elements does not exceed 10wt%. The composition of the high strength and heat-resistant magnesium alloy of the present invention is Mg_Y_Nd_Gd_Ag_Zr. The main strengthening mechanism is the precipitation strengthening of the intermetallic compound containing rare earth. By adding the non-rare earth element Ag, the fine high temperature stable phase RE_Ag and the Mg_RE_Ag eutectic are formed. The newly formed phase has the characteristics of fine dispersion and high temperature stability. The heat treatment aging hardening effect and heat resistance property of the material are improved. The invention also provides a preparation method of high strength and heat resistant magnesium alloy containing Ag.

【技术实现步骤摘要】
一种含Ag的高强耐热镁合金及其制备方法
本专利技术属于金属材料
，尤其涉及一种含Ag的高强耐热镁合金及其制备方法。
技术介绍
在国际镁合金研究领域，时效析出强化是近些年高强度镁合金发展的重要方向，在过去的50年，国内外先后开发了多种以稀土为主合金化元素的镁合金。基于镁中添加稀土元素的时效硬化效应，大多重镁稀土都表现出良好的时效强化效果，尤其以Gd、Y元素最为显著，但此类合金依赖析出相阻碍位错运动的Orowan机制强化，明显降低合金的塑性，难以满足精密制造的加工性能要求及航空、轨道交通等领域的使用需求。因此，有必要进一步探讨和研究多元合金强化与韧化基质，以得到能够同时满足高强、耐热和高容损的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含Ag的高强耐热镁合金及其制备方法，本专利技术中的含Ag高强耐热镁合金具有优异的室温力学性能和高温力学性能。本专利技术提供一种含Ag的高强耐热镁合金，具有以下质量分数的成分：Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5w％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％。本专利技术提供一种含Ag的高强耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：A)将纯Mg、纯Ag、Mg-Zr中间合金和Mg-RE中间合金按照以下质量分数进行配料，熔炼并浇铸成型；RE＝Y，Nd和Gd；Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5wt％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％；B)将铸件进行热处理或挤压，得到含Ag的高强耐热镁合金。优选的，所述步骤A)具体为：(1)在CO2和SF6混合气体的保护下，将纯Mg、纯Ag、Mg-Zr中间合金和Mg-RE中间合金按比例进行配料，进行烘干，烘干温度为100～200℃，烘干时间为1～2h；所述CO2与SF6的体积比为99.5：0.5；(2)将烘干好的纯Mg、纯Ag、Mg-RE中间合金放入坩埚中随炉升温，直至完全熔化，温度控制在680～780℃；(3)将熔体升温至700～740℃，将烘干好的Mg-Zr中间合金加入到熔体中，完全熔化后搅拌5～10分钟；(4)将熔体降温至680～700℃，静置20～40分钟；(5)刮除熔体表面浮渣，进行浇铸成型。优选的，所述步骤B)中的热处理依次包括固溶处理和时效处理。优选的，所述固溶处理的温度为500～530℃；所述固溶处理的时间为6～24小时。优选的，所述时效处理的温度为200～250℃；所述时效处理的时间为12～72小时。优选的，所述挤压包括以下步骤：将铸件依次进行均匀化、预热、挤压和时效处理，得到Li掺杂的轻质高强镁合金。优选的，所述均匀化的温度为500～530℃；所述均匀化的时间为4～10小时。优选的，所述预热的温度为300～400℃；所述预热的时间为2～2.5小时；所述挤压比为(8～20)：1；所述挤压的速度为0.01～1.0m/min。优选的，所述时效处理的温度为200～250℃；所述时效处理的时间为10～72小时。本专利技术提供了一种含Ag的高强耐热镁合金，具有以下质量分数的成分：Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5w％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％。本专利技术的一种含稀土Y、Nd、Gd及元素Ag的高强耐热镁合金组分为Mg-Y-Nd-Gd-Ag-Zr，以含稀土金属间化合物的析出强化为主要强化机制，并通过添加非稀土元素Ag，形成了RE-Ag细小高温稳定相及Mg-RE-Ag共晶体，新形成的相具有细小弥散及高温稳定的特点，显著提高了本专利技术材料的热处理时效硬化效果及耐热性能。本专利技术材料具有优异的室温及高温力学性能，有益效果如下：1、本专利技术材料的室温力学性能得到明显提高：铸造后热处理态材料抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到：300～340MPa、230～240MPa、4～6％，挤压后热处理态材料抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到：350～390MPa、260～280MPa、8～10％。在不增加稀土总量的前提下，强度性能指标有不同程度提高，且保留了较好的塑性，易于实现工程化应用。2、本专利技术材料的高温力学性能优异，添加Ag后对材料高温性能提升明显：铸造后热处理态材料在250℃时抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到：280～310MPa、200～220MPa、8～12％，挤压后热处理态材料在250℃时抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到：330～350MPa、250～270MPa、10～16％，能够满足当前航空航天、导弹军工、轨道交通等领域对轻质结构材料在高温坏境下力学性能的需求。3、本专利技术材料以含稀土金属间化合物的析出强化为主要强化机制，并通过添加非稀土元素Ag提高时效硬化效果，优化了此类合金的多元化组分。该合金中稀土含量不高于10wt.％，生产过程简单易行，工艺性能稳定、良好。由于塑性良好，使本专利技术合金加工性能有了明显提高，实用性增强，在航天及其他高技术产业有着良好的应用前景。4、本专利技术材料可以采用铸造成型及挤压成型工艺，能够适应不同场合的制备要求，有利于产业化应用简化合金种类，减低技术难度与生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中镁合金的金相图；图2为本专利技术实施例5中镁合金的金相图。具体实施方式本专利技术提供了一种含Ag的高强耐热镁合金，具有以下质量分数的成分：Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5w％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％。在本专利技术中，所述含Ag的高强耐热镁合金可以是以下配方：Y：4.5wt％，Nd：1.5wt％，Gd：1.5wt％，Ag：0.1wt％，Zr：0.5wt％，余量为Mg；Y：6.5wt％，Nd：1.5wt％，Gd：1.5wt％，Ag：0.5wt％，Zr：0.5wt％，余量为Mg；Y：4.5wt％，Nd：4.0wt％，Gd：1.5wt％，Ag：1.0wt％，Zr：0.5wt％，余量为Mg；Y：4.5wt％，Nd：1.5wt％，Gd：4.0wt％，Ag：1.5wt％，Zr：0.5wt％，余量为Mg。本专利技术还提供了一种含Ag的高强耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：A)将纯Mg、纯Ag、Mg-Zr中间合金和Mg-RE中间合金按照以下质量分数进行配料，熔炼并浇铸成型；RE＝Y，Nd和Gd；Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5wt％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％；B)将铸件进行热处理或挤压，得到含Ag的高强耐热镁合金。本专利技术优选将纯Mg、纯Ag、Mg-Zr中间合金和Mg-RE中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含Ag的高强耐热镁合金，具有以下质量分数的成分：Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5w％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％。

【技术特征摘要】
1.一种含Ag的高强耐热镁合金，具有以下质量分数的成分：Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5w％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％。2.一种含Ag的高强耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：A)将纯Mg、纯Ag、Mg-Zr中间合金和Mg-RE中间合金按照以下质量分数进行配料，熔炼并浇铸成型；RE＝Y，Nd和Gd；Y：4.5～6.5wt％，Nd：1.5～4.0wt％，Gd：1.5～4.0wt％，Ag：0.1～1.5wt％，Zr：0.15～1.5wt％，余量为Mg，其中稀土元素总量不超过10wt％；B)将铸件进行热处理或挤压，得到含Ag的高强耐热镁合金。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体为：(1)在CO2和SF6混合气体的保护下，将纯Mg、纯Ag、Mg-Zr中间合金和Mg-RE中间合金按比例进行配料，进行烘干，烘干温度为100～200℃，烘干时间为1～2h；所述CO2与SF6的体积比为99.5：0.5；(2)将烘干好的纯Mg、纯Ag、Mg-RE中间合金放入坩埚中随炉升温，直至完全熔化，温度控制在680～780℃；(3)将熔体升温至7...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟健，田政，杨强，管凯，牛晓东，孙伟，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22