一种含两系稀土的高强耐热镁合金，其成分含量为：Y系稀土即Gd、Y和Er的总含量为14.0~17.0wt%，其中，Gd为11.0~15.0wt%，Y为0.5~4.0wt%，Er为0.5~2.0wt%；Ce系稀土即La、Ce、Pr、Nd和Sm中的一种或几种，Ce系稀土的含量为0.5~2.5wt%，Nd及Sm元素含量占镁合金总量的0.2wt%以下，或不含；还有，Zr为0.3～1.0wt%，及杂质，杂质包括Fe、Si、Mn和少量的氯化物，其中Fe≤0.002wt%，Si≤0.04wt%，Mn≤0.02wt%，氯化物≤0.002wt%，且杂质≠0；其余为Mg；所述的Y系稀土中的Er或用Tb、Dy、Ho、Yb及Tm中的一种或几种代替。该镁合金具有较高的室温力学性能及相对稳定的高温抗蠕变性能，熔炼过程中稀土元素收得率较高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种含两系稀土的高强耐热镁合金，其成分含量为：Y系稀土即Gd、Y和Er的总含量为14.0~17.0wt%，其中，Gd为11.0~15.0wt%，Y为0.5~4.0wt%，Er为0.5~2.0wt%；Ce系稀土即La、Ce、Pr、Nd和Sm中的一种或几种，Ce系稀土的含量为0.5~2.5wt%，Nd及Sm元素含量占镁合金总量的0.2wt%以下，或不含；还有，Zr为0.3～1.0wt%，及杂质，杂质包括Fe、Si、Mn和少量的氯化物，其中Fe≤0.002wt%，Si≤0.04wt%，Mn≤0.02wt%，氯化物≤0.002wt%，且杂质≠0；其余为Mg；所述的Y系稀土中的Er或用Tb、Dy、Ho、Yb及Tm中的一种或几种代替。该镁合金具有较高的室温力学性能及相对稳定的高温抗蠕变性能，熔炼过程中稀土元素收得率较高。【专利说明】
本专利技术涉及，所谓两系稀土，是指Y系稀土(原子序数从64(Gd)-71(Lu)的金属和Y)及Ce系稀土(原子序数从57 (La) -63 (Eu)的金属)，属于工业用镁合金的范畴。
技术介绍
镁的密度约为铝的2/3，钢的1/4。与其它金属结构材料相比，镁及镁合金具有高的比强度、比刚度、减震性、导热性、可切削加工性和可回收性，同时具有电磁屏蔽和高的抗辐射能力，因此在汽车、电子、电器、航空、航天和国防军事领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，同时并被誉为21世纪的“绿色工程材料”。由于镁合金的滑移系相对较少，同时由具有良好的铸造性能，因此，铸造镁合金的发展优于变形镁合金，但是镁合金铸件的材质不够致密，其综合强度和使用性能难以满足某些承力构件的较高要求，在一定程度上限制了镁合金的应用。为了更加广泛的应用镁合金，达到减重节能的目的，利用各种变形手段来制造镁合金部件成为镁合金发展趋势。对于镁合金来说，稀土元素可以分为两类:一类是固溶度较小的Ce系稀土元素，原子序数为57 (La)-63 (Eu)，另一类为固溶度较大的Y系稀土元素，原子序数为64 (Gd) -71 (Lu)及Y元素，Sc元素不包括在上述两系稀土中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供含两系稀土元素的高强耐热镁合金。具有较高的室温力学性能及相对稳定的高温抗蠕变性能，熔炼过程中稀土元素收得率较高，后续机械加工安全。本专利技术的另一个目的是提供含两系稀土元素的高强耐热镁合金的制备加工方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:—种含两系稀土的高强耐热镁合金，该镁合金中的成分含量为:Y系稀土即Gd、Y 和 Er 的总含量为 14.0~17.0wt%,其中，Gd 为 11.0~15.0wt%, Y 为 0.5~4.0wt%, Er为0.5~2.0wt% ；Ce系稀土即La、Ce、Pr、Nd和Sm中的一种或几种，Ce系稀土的含量为0.5~2.5wt%，Nd及Sm元素含量占镁合金总量的0.2wt%以下，或不含；还有，Zr为0.3~1.0wt%，其余为Mg及杂质；(杂质包括Fe、S1、Mn和少量的氯化物，其中Fe≤0.002wt%,Si ≤ 0.04wt%, Mn ≤ 0.02wt%,氯化物≤0.002wt%,且杂质关O ;下同)；所述的Y系稀土中的Er或用Tb、Dy、Ho、Yb及Tm中的一种或几种代替。本专利技术人在研究含两系稀土镁合金时发现，Ce系稀土元素与镁形成的化合物在均匀化过程中不发生明显分解，具有较高的热稳定性，可以有效钉扎晶界，使该系列镁合金在高温均匀化处理过程中晶粒不会过分长大，为后续变形提供了相对良好的组织，另外，这类化合物在变形过程中可以诱导动态再结晶，细化晶粒，实现了人为干预再结晶的设想，而这些均匀化未溶解的第二相经过变形后破碎，阻碍了再结晶晶粒的长大，有效防止了二次再结晶的发生，合金具有相对良好的塑形和强度，系稀土元素在镁合金中的固溶度较大，随着温度的降低显著减小，具有明显的时效强化特性，经过均匀化处理后基本上完全回溶至基体，可为后续时效热处理强化提供必要条件。将两系稀土元素综合运用到镁合金的制备当中，是本专利技术的一个重要特色。在本专利技术的含两系稀土元素的高强耐热镁合金中，所述的Y系稀土(Gd+Y+Er)即 Gd、Y 和 Er 的总含量最佳为 14.0~16.0wt%,其中 Gdll.0~14.0wt%, Yl.5~3.5wt%,Er0.5^1.5wt% ；Ce系稀土元素含量则根据添加具体元素不同来变化，若添加纯Ce系稀土元素(除Nd和Sm以外的Ce系稀土元素)，含量为0.5^2.5wt% ;若为单一 Ce系稀土元素大于50%的混合稀土，含量为0.5~2.0wt% ；Zr的最佳含量为0.3~0.6wt%。在本专利技术的含两系稀土元素的高强耐热镁合金中，所述的Ce系稀土中的La、Ce及Pr分别为纯稀土或分别为含有其中的单一稀土元素大于或等于50wt%的混合稀土，在所述的混合稀土中的小于或等于50wt%的元素为Ce系稀土中的单一稀土元素以外的其它稀土元素及少量杂质元素(稀土金属中的杂质主要为Fe,在混合稀土中Fe的含量< lwt%,且Fe的含量古O,下同)。含两系稀土元素的高强耐热镁合金的制备加工方法包括下述步骤:1.按本专利技术所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Zr是以Mg-Zr中间合金进行备料，在该中间合金中，Zr的成分含量为30-40wt%，其余为Mg ;除去中间合金Mg-Zr中的Mg，其余的镁合金中的Mg是以纯镁锭进行备料；两系稀土元素是以稀土金属锭进行备料，或是Y系稀土金属锭与Ce系稀土中的La、Ce及Pr —种或几种的单一稀土元素大于或等于50wt%的混合稀土进行备料；或是Y系稀土金属锭与Ce系稀土中的La、Ce及Pr —种或几种的单一稀土元素大于或等于50wt%的混合稀土和Tb、Dy、Ho、Yb及Tm中的一种或几种稀土金属锭进行备料；其中，在Ce系稀 土金属锭或Ce系稀土中的La、Ce及Pr —种或几种的单一稀土元素大于或等于50wt%的混合稀土中，在所述的混合稀土中的小于或等于50wt%的元素为Ce系稀土中的单一稀土元素以外的其它稀土元素及少量杂质元素。2.将预热炉升温到30(T45(TC，并将熔化炉升温到500~700°C (预热炉为电阻炉，熔化炉为可控温的中频电磁感应加热炉)，同时向熔化炉通入保护气体(为氩气和CO2混合气体，二者体积比例约为3:2)；3.在预热炉中，将纯镁锭预热到300°C以上，持续5min以上(一般为5min_20min)，保证镁锭表面无水汽，另外将稀土金属和Mg-Zr中间合金锭预热到同样的温度，此时应注意先后顺序，一般稀土元素应在最后预热，并在保证表面无水汽的前提下尽量缩短时间；4.在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼。首先将约占总量30-40%经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后加入纯镁锭总量的20-30%纯镁锭，在保证加入量可以完全没入已加入的镁合金熔体的前提下尽量多，如此分批进行，直至完全，整个过程将温度控制在650~750°C，此状态下保持5~lOmin，撇除浮渣。5.当加镁锭完全熔化同时，开始预热纯稀土金属，或是开始预热Y系稀土金属锭与Ce系稀土中的La、Ce及Pr本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含两系稀土的高强耐热镁合金，其特征在于：该镁合金中的成分含量为：Y系稀土即Gd、Y和Er的总含量为14.0~17.0wt%，其中，Gd为11.0~15.0wt%，Y为0.5~4.0wt%，Er为0.5~2.0wt%；Ce系稀土即La、Ce、Pr、Nd和Sm中的一种或几种，Ce系稀土的含量为0.5~2.5wt%，Nd及Sm元素含量占镁合金总量的0.2wt%以下，或不含；还有，Zr为0.3～1.0wt%，以及含有杂质，杂质包括Fe、Si、Mn和少量的氯化物，其中Fe≤0.002wt%，Si≤0.04wt%，Mn≤0.02wt%，氯化物≤0.002wt%，且杂质≠0；其余为Mg；所述的Y系稀土中的Er或用Tb、Dy、Ho、Yb及Tm中的一种或几种代替。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马鸣龙，张奎，李兴刚，李永军，石国梁，夏祥生，米绪军，熊柏青，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：
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