一种高强稀土镁合金材料及其制备方法技术

一种高强稀土镁合金材料及其制备方法，本发明专利技术属于合金技术领域，可解决现有技术中镁合金的力学性能差的问题，包括以下重量份数的组分：Gd 4.5~5.5%、Y 3.5~4.5%、Zr 0.1~0.25%，杂质元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分为Mg。其制备方法包括以下步骤：将高纯镁锭、Mg‑30Gd中间合金、Mg‑30Y中间合金、Mg‑30Zr中间合金预热后再加热熔化，在氩气保护条件下，搅拌、精炼和静置；在SF6+CO2混合气体保护下，进行半连续浇铸镁合金棒材；将棒材切割后，挤压成型。本发明专利技术制备方法简单，镁合金在室温下抗拉强度≥405MPa，屈服强度≥275MPa。

High strength rare earth magnesium alloy material and preparation method thereof

A kind of high strength rare earth magnesium alloy material and a preparation method thereof. The invention belongs to the technical field of alloy, which can solve the mechanical properties of magnesium alloy in the prior art, the problem of poor weight includes the following components: Gd 4.5~5.5%, Y 3.5~4.5% Zr, 0.1~0.25%, Fe, Cu, Si elements, Ni not more than 0.015%, the rest is Mg. The preparation method comprises the following steps: high purity magnesium ingot, Mg 30Gd, Mg intermediate alloy 30Y master alloy, Mg 30Zr intermediate alloy after preheating the heating and melting in argon atmosphere, mixing, refining and static; in the mixed gas under the protection of SF6+CO2, semi continuous casting of magnesium alloy the bar bar; after cutting, extrusion molding. The invention has simple preparation method, tensile strength more than 405MPa magnesium alloy at room temperature, the yield strength is not less than 275MPa.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金
，具体涉及一种高强稀土镁合金材料及其制备方法。
技术介绍
镁合金以其密度小、比强度高、比刚度高且易于循环利用的优异性能而广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域。但是，由于镁合金的力学性能较差，很难作为高温环境下的结构部件。因此，为了提高镁合金的结构特性和功能，常在镁合金中加入其它组元，扩大镁合金的使用范围。稀土元素由于其独特的物理和化学性质，添加到镁合金中可以净化除杂、细化组织，成为镁合金重要的合金化学元素，大幅度的提高镁合金室温的力学性能。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中镁合金的力学性能差的问题，提供一种高强稀土镁合金材料及其制备方法。一种高强稀土镁合金材料，包括以下重量份数的组分：Gd4.5~5.5%、Y3.5~4.5%、Zr0.1~0.25%，杂质元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分为Mg。一种高强稀土镁合金材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将高纯镁锭、Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金分别预热；（2）升温至710~740℃将镁锭在坩埚中加热熔化，然后在780~820℃加入Mg-30Gd中间合金；（3）升温至760-800℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中间合金，且搅拌均匀，搅拌时间2~5min；（4）在氩气保护下，除渣后进行静置15~30min，搅拌20~35min；（5）在700~740℃且SF6+CO2混合气体保护下，进行半连续浇铸镁合金圆棒材；（6）将镁合金半连铸圆棒材切割后，在400~450℃挤压成型材，挤压速度4~7mm/s。优选，第六步所述镁合金圆棒材在切割之前先在480~520℃条件下，均匀化处理4~8h，然后才进行切割、挤压成型。优选，第六步所述镁合金挤压型材需在150~220℃条件下进行56-72h的时效处理。优选，第一步的预热温度为180-220℃。优选，所述高纯镁锭中镁的含量不低于99%。本专利技术的有益效果如下：1.相比传统镁合金只是单一性能较高，整体性能偏低的缺点，本专利技术的稀土镁合金在室温具有400MPa或更高的抗拉强度，屈服强度高于270MPa。2.根据不同的工艺要求，对挤压过后的镁合金型材进行时效处理，获得的强度和组织晶粒相对铸态有了明显的提高。3.本专利技术的制备方法简单、易操作。附图说明图1为本专利技术高强稀土镁合金组织结构金相显微镜图。具体实施方式实施例1，一种高强稀土镁合金，包括以下重量份数的组分：Gd4.5%，Y3.5%，Zr0.1%，杂质元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分为Mg。一种高强稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：（1）将高纯镁锭、Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金分别在180℃预热；（2）升温至710℃将镁锭在坩埚中加热熔化，然后在780℃加入Mg-30Gd中间合金；（3）升温至760℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中间合金，且搅拌均匀，搅拌时间2min；（4）在氩气保护下，除渣后进行静置15min，搅拌20min；（5）在700℃且SF6+CO2混合气体保护下，进行半连续浇铸镁合金圆棒材；（6）镁合金圆棒材在切割之前先在480℃条件下，均匀化处理4h，然后才进行切割，在400℃挤压成型材，挤压速度4mm/s；（7）镁合金挤压型材需在150℃条件下进行56h的时效处理。本实施例所得的一种高强稀土镁合金，其力学性能结果为：室温：抗拉强度405MPa；屈服强度275MPa。实施例2，一种高强稀土镁合金，包括以下重量份数的组分：Gd5.0%，Y4%，Zr0.15%，杂质元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分为Mg。一种高强稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：（1）将高纯镁锭、Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金分别在190℃预热；（2）升温至720℃将镁锭在坩埚中加热熔化，然后在790℃加入Mg-30Gd中间合金；（3）升温至770℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中间合金，且搅拌均匀，搅拌时间3min；（4）在氩气保护下，除渣后进行静置20min，搅拌25min；（5）在710℃且SF6+CO2混合气体保护下，进行半连续浇铸镁合金圆棒材；（6）镁合金圆棒材在切割之前先在490℃条件下，均匀化处理5h，然后才进行切割，在410℃挤压成型材，挤压速度5mm/s；（7）镁合金挤压型材需在170℃条件下进行60h的时效处理。本实施例所得的一种高强稀土镁合金，其力学性能结果为：室温：抗拉强度413MPa；屈服强度284Mpa。实施例3，一种高强稀土镁合金，包括以下重量份数的组分：Gd5.2%，Y4.5%，Zr0.2%，杂质元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分为Mg。一种高强稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：（1）将高纯镁锭、Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金分别在200℃预热；（2）升温至730℃将镁锭在坩埚中加热熔化，然后在800℃加入Mg-30Gd中间合金；（3）升温至780℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中间合金，且搅拌均匀，搅拌时间4min；（4）在氩气保护下，除渣后进行静置25min，搅拌30min；（5）在720℃且SF6+CO2混合气体保护下，进行半连续浇铸镁合金圆棒材；（6）镁合金圆棒材在切割之前先在500℃条件下，均匀化处理6h，然后才进行切割，在430℃挤压成型材，挤压速度6mm/s；（7）镁合金挤压型材需在200℃条件下进行65h的时效处理。本实施例所得的一种高强稀土镁合金，其力学性能结果为：室温：抗拉强度422MPa；屈服强度303Mpa。实施例4，一种高强稀土镁合金，包括以下重量份数的组分：Gd5.5%，Y4.2%，Zr0.25%，杂质元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分为Mg。一种高强稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：（1）将高纯镁锭、Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金分别在220℃预热；（2）升温至740℃将镁锭在坩埚中加热熔化，然后在820℃加入Mg-30Gd中间合金；（3）升温至800℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中间合金，且搅拌均匀，搅拌时间5min；（4）在氩气保护下，除渣后进行静置30min，搅拌35min；（5）在740℃且SF6+CO2混合气体保护下，进行半连续浇铸镁合金圆棒材；（6）镁合金圆棒材在切割之前先在520℃条件下，均匀化处理8h，然后才进行切割，在450℃挤压成型材，挤压速度7mm/s；（7）镁合金挤压型材需在220℃条件下进行72h的时效处理。本实施例所得的一种高强稀土镁合金，其力学性能结果为：室温：抗拉强度435MPa；屈服强度311Mpa。以上详细描述了本专利技术的优选实施方式，但是本专利技术不限于上述实施方式中的具体细节，在本专利技术的技术构思范围内，可以对本专利技术的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本专利技术的保护范围。另外需要说明的是，上述具体实施方式中所描述的各个具体的技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强稀土镁合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分：Gd 4.5~5.5%、Y 3.5~4.5%、Zr 0.1~0.25%，杂质元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分为Mg。

【技术特征摘要】
1.一种高强稀土镁合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分：Gd4.5~5.5%、Y3.5~4.5%、Zr0.1~0.25%，杂质元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分为Mg。2.一种高强稀土镁合金材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）将高纯镁锭、Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金分别预热；（2）升温至710~740℃将镁锭在坩埚中加热熔化，然后在780~820℃加入Mg-30Gd中间合金；（3）升温至760-800℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中间合金，且搅拌均匀，搅拌时间2~5min；（4）在氩气保护下，除渣后进行静置15~30min，搅拌20~35min；（5）在700~740℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋蕾，张全福，马海兵，张海静，任乃栋，杨生亮，那海斌，李张红，
申请(专利权)人：孝义市东义镁业有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14