一种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耐热镁合金，包括：3.5wt％～4.5wt％的Al，2.5wt％～3.5wt％的La，1.5wt％～3.0wt％的Sm，0.2wt％～0.4wt％的Mn，总量小于0.03wt％的杂质元素，余量为镁。本发明专利技术提供了一种镁合金的制备方法，包括将镁源、铝源、镧源、钐源和锰源进行熔炼，得到合金液；将所述合金液进行压铸，得到耐热镁合金。本发明专利技术提供的耐热镁合金中含有稀土元素La和Sm，La和Sm抑制了Mg17Al12相的生成，而且Sm能够起到较好的固溶强化效果，因此本发明专利技术提供的耐热镁合金在高温下具有较好的力学性能和抗蠕变性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镁合金
，尤其涉及一种耐热镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金是目前在工程应用中密度最低的金属结构材料，而且镁合金还具有高比强度和比刚度、高阻尼性能、良好的电磁屏蔽性能以及优异的铸造、机械加工性能。镁合金的诸多优点使其在汽车、3C、航空航天及军工国防等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。目前，镁合金在工业生产上应用最多的是铸造镁合金，尤其是压力铸造镁合金，压力铸造镁合金包括AZ(Mg-Al-Zn)系镁合金、AM(Mg-Al-Mn)系镁合金、AS(Mg-Al-Si)系镁合金和AE(Mg-AL-RE)系镁合金等。其中，AZ系镁合金和AM系镁合金因其优良的压铸性能和较高的室温力学性使其能在汽车工业领域得到一定程度的应用，但是AZ系镁合金和AM系镁合金的高温力学性能和抗蠕变性能较差，因此其应用一般被限制在温度低于120℃的环境下。但是，汽车传动件的工作温度一般都在150℃～200℃，因此开发耐热镁合金成为镁合金发展的必然趋势。现有技术通过向Mg-Al系合金中加入富铈稀土，开发出了具有较好高温力学性能和抗蠕变性能的AE42镁合金，但是当温度高于150℃时，AE42镁合金的力学性能和抗蠕变性能会急剧下降；通过增加AE42镁合金中的稀土含量开发出了新型耐热镁合金AE44，并将AE44镁合金成功应用于汽车发动机气缸盖、发动机托架等零件。但是这种AE44镁合金在高温下的力学性能和抗蠕变性能仍然很差，例如无法满足200℃环境下的使用要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种耐热镁合金，本专利技术提供的耐热镁合金在高温下具有较好的力学性能和抗蠕变性能。本专利技术提供了一种耐热镁合金，包括：3.5wt％～4.5wt％的Al，2.5wt％～3.5wt％的La，1.5wt％～3.0wt％的Sm，0.2wt％～0.4wt％的Mn，总量小于0.03wt％的杂质元素，余量为镁。优选的，所述耐热镁合金包括：3.7wt％～4wt％的Al，2.8wt％～3wt％的La，2wt％～2.5wt％的Sm，0.25wt％～0.35wt％的Mn。本专利技术提供了一种耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：1)、将镁源、铝源、镧源、钐源和锰源进行熔炼，得到合金液；2)、将所述合金液进行压铸，得到耐热镁合金，所述耐热镁合金包括：3.5wt％～4.5wt％的Al，2.5wt％～3.5wt％的La，1.5wt％～3.0wt％的Sm，0.2wt％～0.4wt％的Mn，总量小于0.03wt％的杂质元素，余量为镁。优选的，所述步骤1)中熔炼的温度为740℃～765℃。优选的，所述步骤2)中压铸的温度为695℃～720℃。优选的，所述步骤2)中压铸的压射速度为2m/s～4m/s。优选的，所述步骤1)具体为：将镁源和锰源进行熔炼，得到第一混合金属液；将所述第一混合金属液和镧源、钐源混合，得到第二混合金属液；将所述第二混合金属液和铝源混合，得到合金液。优选的，所述步骤2)得到耐热镁合金后还包括：将所述耐热镁合金进行第一时效处理，所述第一时效处理的温度为140℃～160℃，所述第一时效处理的时间为30小时～250小时。优选的，所述步骤2)得到耐热镁合金后还包括：将所述耐热镁合金进行第二时效处理，所述第二时效处理的温度为190℃～210℃，所述第二时效处理的时间为40小时～60小时。优选的，所述步骤2)得到耐热镁合金后还包括：将所述耐热镁合金进行第三时效处理，所述第三时效处理的温度为220℃～240℃，所述第三时效处理的时间为6小时～10小时。本专利技术提供了一种耐热镁合金，包括：3.5wt％～4.5wt％的Al，2.5wt％～3.5wt％的La，1.5wt％～3.0wt％的Sm，0.2wt％～0.4wt％的Mn，总量小于0.03wt％的杂质元素，余量为镁。本专利技术提供的耐热镁合金中含有稀土元素La和Sm，La和Sm分别与Al结合形成了Al11La3相和Al2Sm相，从而抑制了Mg17Al12相的生成，使本专利技术提供的耐热镁合金在高温下具有较好的力学性能和抗蠕变性能；而且Sm能够固溶在所述耐热镁合金的镁基体中，Sm原子的半径远远大于镁原子的半径，能够起到较好的固溶强化效果，进一步提高了本专利技术提供的耐热镁合金在高温下的力学性能和抗蠕变性能。实验结果表明，本专利技术提供的耐热镁合金在150℃时的抗拉强度为144MPa～154MPa，屈服强度为110MPa～119MPa，延伸率为19％～24％；在200℃时的抗拉强度为121MPa～134MPa，屈服强度为104MPa～110MPa，延伸率为18％～26％；在250℃时的抗拉强度为107MPa～112MPa，屈服强度为89MPa～95MPa，延伸率为18％～22％；在300℃时的抗拉强度为84MPa～90MPa，屈服强度为77MPa～81MPa，延伸率为14％～16％；本专利技术提供的耐热镁合金在高温下具有较好的力学性能。本专利技术提供的耐热镁合金在蠕变温度为150℃时，蠕变应力为85MPa，持久寿命＞400小时，250小时的蠕变延伸率为0.28～0.35，蠕变速率＜0.18×10-9/s；在蠕变温度为200℃时，蠕变应力为85MPa，持久寿命＞300小时，150小时的蠕变延伸率为0.81～0.98，蠕变速率＜5.9×10-9/s；本专利技术提供的耐热镁合金在高温下具有较好的抗蠕变性能。附图说明图1为本专利技术实施例1得到的耐热镁合金的金相组织照片；图2为本专利技术实施例1得到的耐热镁合金的扫描电镜背电子散射显微照片；图3为本专利技术实施例1得到的耐热镁合金在不同温度下的拉伸曲线；图4为本专利技术比较例1及实施例1得到的耐热镁合金和实施例10、实施例14、实施例18得到的时效处理后的耐热镁合金在200℃时的拉伸曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种耐热镁合金，包括：3.5wt％～4.5wt％的Al，2.5wt％～3.5wt％的La，1.5wt％～3.0wt％的Sm，0.2wt％～0.4wt％的Mn，总量小于0.03wt％的杂质元素，余量为镁。本专利技术提供的耐热镁合金中含有稀土元素La和Sm，La和Sm分别与Al结合形成了Al11La3相和Al2Sm相，从而抑制了Mg17Al12相的生成，使本专利技术提供的耐热镁合金在高温下具有较好的力学性能和抗蠕变性能；而且Sm能够固溶在所述耐热镁合金的镁基体中，Sm原子的半径远远大于镁原子的半径，能够起到较好的固溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热镁合金，包括：3.5wt％～4.5wt％的Al，2.5wt％～3.5wt％的La，1.5wt％～3.0wt％的Sm，0.2wt％～0.4wt％的Mn，总量小于0.03wt％的杂质元素，余量为镁。

【技术特征摘要】
1.一种耐热镁合金，包括：
3.5wt％～4.5wt％的Al，2.5wt％～3.5wt％的La，1.5wt％～3.0wt％的Sm，
0.2wt％～0.4wt％的Mn，总量小于0.03wt％的杂质元素，余量为镁。
2.根据权利要求1所述的耐热镁合金，其特征在于，包括：
3.7wt％～4wt％的Al，2.8wt％～3wt％的La，2wt％～2.5wt％的Sm，
0.25wt％～0.35wt％的Mn。
3.一种耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
1)、将镁源、铝源、镧源、钐源和锰源进行熔炼，得到合金液；
2)、将所述合金液进行压铸，得到耐热镁合金，所述耐热镁合金包括：
3.5wt％～4.5wt％的Al，2.5wt％～3.5wt％的La，1.5wt％～3.0wt％的Sm，
0.2wt％～0.4wt％的Mn，总量小于0.03wt％的杂质元素，余量为镁。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中熔炼的温
度为740℃～765℃。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中压铸的温
度为695℃～720℃。
6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟健，杨强，邱鑫，牛晓东，卜繁强，孙伟，张德平，田政，
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