一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg‑Li‑Al‑Y合金及其制备方法，所述合金包括如下元素：8～12wt.％Li，1.5～4.5wt.％Al，1～2.2wt.％Y，0.5～2wt.％富Ce混合稀土，余量为镁和不可避免的杂质。所述镁锂合金的制备方法包括熔炼、固溶热处理和塑性变形三个阶段，固溶热处理和塑性变形结合进行，即将所得镁锂合金铸锭进行固溶处后让铸锭冷却然后进行塑性变形，从而避免了塑性变形前的均匀化处理引起的时效软化现象。本发明专利技术向镁锂合金加入Al、Y和富Ce混合稀土，不仅能够起到固溶强化和细晶强化的效果，还能在基体中析出高温稳定强化相，再经固溶热处理和塑性变形后可获得高强韧的镁锂合金。

【技术实现步骤摘要】
一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金及其制备方法
本专利技术涉及的是一种镁锂合金，尤其是涉及一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金及其制备方法，属于金属材料

技术介绍
镁锂合金作为最轻的金属结构材料受到越来越广泛的关注，同时以其比强度比刚度高，电磁屏蔽性和机械加工性好等特点而被广泛应用于军事、航空航天以及电子产品等领域。但是镁锂合金强度很低，使得开发出新型高强度镁锂合金的需求越来越迫切。现阶段已开发的LA、LAZ等系列镁锂合金由于Al、Zn元素在镁锂合金中的固溶度有限，所以对合金强度的提高也有限。稀土元素是镁合金有效的强化元素，研究表明，添加富Ce混合稀土(Ce、La为主)对镁锂合金强度有一定的提升作用。葛大梁等公开了《一种多元微合金晶粒细化型镁锂合金的制备方法》(公开号CN107541626A)，所述镁锂合金组分及其质量百分比为9～16％Li，0.5～4％Al，0.25～1％Y，0～0.5％Nd，0～0.25％Gd，0～0.25％Zr，余量为Mg。氩气气氛下熔炼后搅拌15min扒渣浇铸，将铸锭进行均匀化处理后得到晶粒细小，力学性能良好的镁锂合金。周海涛等公开了《一种超轻双相镁锂合金板材的制备工艺》(公开号CN105755410A)，该工艺是采用LA83-0.4Y铸锭为原材料,先进行均匀化退火处理，再依次进行多道次热轧处理、去应力退火处理、多道次冷轧处理及去应力退火处理，得到双相镁锂合金板材，该镁锂合金板材的抗拉强度为183.42～220.35MPa，屈服强度为150.01～190.74MPa，延伸率为18～35％。但上述合金强韧性还不足够高，且工艺较复杂成本较高，均匀化处理工艺也会弱化合金，所以有必要进一步开发出高强韧性的Mg-Li-Al-Y合金及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有镁锂合金存在的不足，提供一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金及其制备方法。本专利技术中提及的镁锂合金中锂的含量为8～12wt.％以保证其较小的密度；本专利技术向镁锂合金加入Al、Y元素可以产生固溶强化效果，同时还可以形成AlLi强化相和Al2Y高温稳定强化相；同时引入富Ce混合稀土元素可与Al元素形成Al2RE、AL3RE第二相颗粒，提高合金强韧性，也会有效细化晶粒进一步改善合金强韧性。再经过固溶热处理结合塑性变形制备出一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供了一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金，包括按重量百分数计的如下元素：8～12wt.％Li，1.5～4.5wt.％Al，1～2.2wt.％Y，0.5～2wt.％富Ce混合稀土，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述杂质为总量小于质量百分比0.02％的Si、Fe、Cu和Ni。优选地，所述合金包括按重量百分数计的如下元素：12wt.％Li，4.5wt.％Al，2.2wt.％Y，2wt.％富Ce混合稀土，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述杂质为总量小于质量百分比0.02％的Si、Fe、Cu和Ni。本专利技术通过在镁锂合金中同时添加Al、Y和富Ce混合稀土，起到了固溶强化作用和细晶强化作用，引入了AlLi强化相和高温稳定强化相Al2Y、Al2RE和Al3RE颗粒增强基体，同时改善了镁锂合金的抗过时效软化能力，经后续固溶热处理结合塑性变形进一步提高合金强韧化。优选地，所述富Ce混合稀土为Mg-15Ce-10La。优选地，所述Al、Y的质量比为2-3:1；所述Y和富Ce混合稀土的质量比为1-2:1。第二方面，本专利技术还提供了一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金的制备方法，包括熔炼成镁锂合金铸锭步骤、后续的固溶热处理和塑性变形的步骤。优选地，所述熔炼成镁锂合金铸锭的步骤具体包括如下操作：将镁单质、铝单质、锂单质、镁-钇和镁-富铈混合稀土中间合金进行熔炼，在640℃～680℃下进行搅拌2～5min后，在670℃～720℃下静置保温5～15min，最后浇注到钢制模具即可。优选地，所述熔炼在保护气氛下进行；所述钢制磨具预先加热至160℃～240℃。优选地，所述固溶热处理和塑性变形步骤结合进行，具体包括如下操作：先将所述镁锂合金铸锭在300℃～500℃进行固溶处理2～8h，固溶时间完成后当铸锭冷却至150℃～300℃时进行塑性变形。优选地，所述塑性变形包括挤压变形、轧制变形、锻压变形中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术制备的一种Mg-Li-Al-Y-RE(Ce、La)镁锂合金，通过在合金中加入Y元素，不仅起到了固溶强化的作用，还引入了高温稳定相Al2Y减少AlLi相的形成；2、本专利技术制备的一种Mg-Li-Al-Y-RE(Ce、La)镁锂合金，通过在合金中加入富Ce混合稀土，引入了高温稳定相Al2RE、Al3RE增强基体，还起到了显著的细晶强化作用和固溶强化作用，还能有效抑制时效软化现象；3、本专利技术通过对合金进行固溶处理与塑性变形相结合的方法，无需进行均匀化处理，避免了变形前由均匀化处理引起的时效软化，从而进一步提高合金的强韧性和热稳定性；4、本专利技术设计的合金成分中Li含量较高，合金密度低，同时引入Y和富Ce混合稀土最终获得高强韧镁锂合金，满足航空航天等领域对于超轻材料的需求。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例涉及一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金，其各组分质量百分比为：8wt.％Li，2wt.％Al，1wt.％Y，0.5wt.％富Ce混合稀土，余量为Mg和不可避免的杂质。其中，Y和富Ce混合稀土以Mg-Y和Mg-15Ce-10La中间合金的形式加入。本实施例涉及一种含富Ce混合稀土的高强度镁锂合金的制备方法，所述工艺包括熔炼、固溶热处理和挤压塑性变形三个阶段。在熔炼之前首先把原料和模具在烘箱中预热至200℃，加料后熔化升温到640℃进行机械搅拌5min，静置保温10min，浇铸即可，整个熔炼过程在保护气氛条件下进行。随后进行的是固溶热处理和挤压塑性变形：将经熔炼阶段制备的镁锂合金铸锭进行固溶处理和塑性变形，具体如下：①固溶处理：在300℃下进行固溶处理8h。②挤压塑性变形：当固溶处理完成后的铸锭温度下降至150℃时进行挤压变形。所得高强韧镁锂合金的密度和室温力学性能为(表1)：密度为1.54g/cm3，屈服强度为236.7MPa，抗拉强度为263.8MPa，延伸率为18.4％。实施例2本实施例涉及一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金，其各组分质量百分比为：12wt.％Li，4.5wt.％Al，2.2wt.％Y，2wt.％富Ce混合稀土，余量为Mg和不可避免的杂质。其中，Y和富Ce混合稀土以Mg-Y和Mg-15Ce-10La中间合金的形式加入。本实施例涉及一种含富Ce混合稀土的高强度镁锂合金的制备方法，所述工艺包括熔炼、固溶热处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg‑Li‑Al‑Y合金，其特征在于，包括按重量百分数计的如下元素：8～12wt.％Li，1.5～4.5wt.％Al，1～2.2wt.％Y，0.5～2wt.％富Ce混合稀土，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述杂质为总量小于质量百分比0.02％的Si、Fe、Cu和Ni。

【技术特征摘要】
1.一种含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金，其特征在于，包括按重量百分数计的如下元素：8～12wt.％Li，1.5～4.5wt.％Al，1～2.2wt.％Y，0.5～2wt.％富Ce混合稀土，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述杂质为总量小于质量百分比0.02％的Si、Fe、Cu和Ni。2.如权利要求1所述的含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金，其特征在于，所述合金包括按重量百分数计的如下元素：12wt.％Li，4.5wt.％Al，2.2wt.％Y，2wt.％富Ce混合稀土，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述杂质为总量小于质量百分比0.02％的Si、Fe、Cu和Ni。3.如权利要求1所述的含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金，其特征在于，所述富Ce混合稀土为Mg-15Ce-10La。4.如权利要求1所述的含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金，其特征在于，所述Al、Y的质量比为2-3:1；所述Y和富Ce混合稀土的质量比为1-2:1。5.一种如权利要求1所述的含富Ce混合稀土的高强韧Mg-Li-Al-Y合金的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新理，刘文才，吴国华，张亮，高占奎，彭翔，丁文江，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海轻合金精密成型国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31