一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Mg‑Al‑Sn‑Sb镁合金及其制备方法，属于轻金属材料技术领域。一种Mg‑Al‑Sn‑Sb镁合金，质量百分比组成为：Al：8.0‑10.5%，Sn：2.0‑5.5%，Sb：0‑1.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。本发明专利技术Mg‑Al‑Sn‑Sb镁合金在挤压态和时效态下均具有较好的强度和耐热性能，不含贵重金属元素，且具有良好的挤压性能和成型性能，本发明专利技术制备工艺简单，易操作；所采用的设备如真空感应熔炼炉、热挤压机等均为现代化通用设备，具有可复制性强的特点。

A Mg Al Sn Sb magnesium alloy and its preparation method

The invention provides a Mg Al Sn Sb magnesium alloy and preparation method thereof, belonging to the technical field of light metal materials. A Mg Al Sn Sb magnesium alloy, the quality percentage composition is: Al:8.0 10.5%, Sn:2.0 5.5%, Sb:0 1.8%, the remaining Mg and inevitable impurities, unavoidable impurities less than 0.05% of total. The invention of Mg Al Sn Sb magnesium alloy with high strength and better heat resistance were extruded and aged, not containing precious metal elements, and has the extrusion properties and good mechanical properties, the preparation process is simple and easy to operate; such as vacuum induction melting furnace, hot extrusion machine etc. for the modernization of general equipment, has the characteristics of strong replication.

【技术实现步骤摘要】
一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金及其制备方法
本专利技术属于轻金属材料
，涉及一种镁合金，特别涉及一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金作为质轻减震的金属结构材料，具有比刚度高、抗震性好、比强度高、电磁屏蔽性能优异、可回收性好等多种独特的优异性能，跟复合材料，涂层以及塑料材料相比，镁可用于工程结构材料，且镁是绿色的工程材料，对环境友好。汽车所用燃料60%消耗于汽车自重，汽车质量每降低100公斤，每百公里油耗可减少0.7升，因此，汽车轻量化成为汽车节能减排最主要的途径，镁合金在汽车、电子工业、航空航天等领域有广阔的应用前景。镁在地壳和海水中的含量十分丰富，自本世纪初皮江法炼镁技术在我国推广应用以来，原镁产量迅速增长，但目前一半以上的原镁仍主要用于铝的合金元素、钢铁脱硫、金属钛还原等初级阶段。用于镁合金挤压、板材、铸件等深加工镁合金产品的比例有待提高，因此，镁合金的开发和应用具有很大的发展潜力。在实际生产需求的推进下，随着汽车工业、通讯电子业等领域对镁合金需求的迅速增加，已开发出很多种类的镁合金，如高强镁合金、耐热镁合金和超轻镁合金等。随着科技的快速发展和生产测试技术的提高，现有的镁合金材料在应用方面面临着各种新的挑战。近些年，Mg-Al-Sn三元系由于具有较低的层错能而期望能成为一种性能优良的新型镁合金，因此成为镁合金研究的热点。同在2011年就有两位学者进行了这方面的研究，美国A.Luo对Mg-Al-Sn铸态合金进行了组织和机械性能研究（A.A.Luo,Fu,P.,Peng,L.,Kang,X.,Li,Z.andZhu,T.SolidificationMicrostructureandMechanicalPropertiesofCastMagnesium-Aluminum-TinAlloys[J].MetallurgicalandMaterialsTransactionsA,2011,43(1):360-368.），结果表明：室温下，Mg-Al-Sn合金的屈服强度随着合金(Al和Sn)含量的增加而增加，合金Mg-9Al-5Sn的屈服强度最高为127MPa；而极限抗拉强度随合金含量的增加则变化不明显，这与合金含量延展性的降低限度存在主要关系，其中，Mg-Al-Sn铸态合金的室温性能最好的是成分为Mg-5Al-1Sn的合金，抗拉强度为179MPa，而随着合金含量的增加，Mg-9Al-5Sn合金的抗拉强度仅有149MPa。在同一年，吉林大学的刘俊岭也对Mg-Al-Sn系镁合金铸态组织和力学性能进行了研究（刘俊岭.Al、Sn含量对Mg-Al-Sn系镁合金铸态组织和力学性能的影响[D],吉林大学,2011年.），研究显示：当Al含量达到8wt%，Sn达到1~2wt%时，合金具有极限抗拉强度280Mpa；当Al达到6wt%，Sn达到2~3wt%时，合金具有优良的综合力学性能，抗拉强度则为260Mpa。上述研究表明Mg-Al-Sn系镁合金中合金元素的含量变化对合金应变性能具有明显的影响，然而随着科技的快速发展，上述镁合金的应变性能已无法满足目前更高的应用需求。其中，耐热就成为当前镁合金应用的一个基本要求。耐热镁合金从最初的Mg-Al，发展到Mg-RE系，耐热性能一定程度上得到较大提高，但稀土元素的成本高、资源日渐减少，迫使我们寻找更为合适的元素取代稀土元素。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的一个技术问题是提供一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金，提高镁合金的变形性能。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金，其质量百分比组成为：Al：8.0-10.5%，Sn：2.0-5.5%，Sb：0-1.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。优选地，所述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的质量百分比组成为：Al：8.0-10.5%，Sn：2.0-5.5%，Sb：0.1-1.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。优选地，所述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的质量百分比组成为：Al：9.5-10.5%，Sn：4.5-5.0%，Sb：0.5-0.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。优选地，所述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的质量百分比组成为：Al：9.78%，Sn：4.81%，Sb：0.71%，其余为Mg和不可避免的杂质。上述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的制备方法，包括如下步骤：步骤S1、合金熔炼：首先，按照所述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的质量百分比组成，结合元素烧损率，计算合金元素配比，选择称取合金原料镁锭、铝锭、锡和锑；其次，将石墨坩埚放入真空感应熔炼炉内，再将已装入所述合金原料的不锈钢坩埚放入所述石墨坩埚中，抽真空使所述真空感应熔炼炉的真空度小于0.1Pa，通入惰性保护气体，开始加热至合金熔炼温度，使合金原料充分熔化，得到合金熔液；最后，将装有所述合金熔液的不锈钢坩埚冷却，挤压，得到铸锭车皮；步骤S2、均匀化处理：将所述铸锭车皮去除头部和底部两端的铸造缺陷，得到铸锭样品，然后进行均匀化退火处理，以消除铸态组织的成分偏析及枝晶偏析；步骤S3、热挤压：将所述均匀化处理后的铸锭样品和挤压模具在300℃预热，并在300℃温度下保温2小时，然后在该温度下进行正向热挤压，得到镁合金产品。优选地，所述惰性保护气体为氩气。优选地，所述合金熔炼温度为690℃-750℃，保温10分钟。优选地，所述冷却是在装有食盐水的铁桶中进行冷却。优选地，所述均匀化退火处理是将所述铸锭样品以0.68℃/min的速度升温至420℃，在420℃温度下保温12小时。优选地，所述正向热挤压的挤压比为25：1，挤压速率为8~10.5mm/s。本专利技术与现有技术相比，其有益效果如下：1、本专利技术Mg-Al-Sn-Sb镁合金中，Sb元素的加入使得合金的强化机制以及合金的性能得以改善，提高了镁合金的强度；Sb元素与稀土元素和碱土元素相比，具有价格低、用量少、加入工艺简单等优点，锑元素可以降低镁合金的液相线，改善其流动性，Sb元素在镁中的溶解度极度低，Sb元素在Mg-Al系镁合金中的存在方式主要是固溶于Mg17Al12相，Sb元素的强化作用主要是通过形成第二相颗粒Mg3Sb2高温相来实现的，Mg3Sb2相与Mg17Al12相有着较为良好的界面共格关系，Mg3Sb2相可能是Mg17Al12相的形核衬底。同时Sb元素是有效的表面活性元素，分布在固体和液体界面上，减小了表面张力，能有效抑制晶粒长大，对镁合金的铸造性能、显微组织及力学性能等有着重要影响，同时热挤压过程中，Sb元素可以阻碍再结晶晶粒长大从而有效细化挤压态组织。Sn元素在镁合金中除了可以细化合金的晶粒以外，同时形成热稳定性好、显微硬度和熔点高的颗粒相Mg2Sn，该颗粒相对基体有着显著的弥散强化作用，提高合金的室温和高温力学性能，提高合金在耐高温抗蠕变性能方面的特有优势。2、本专利技术采用真空感应熔炼炉进行合金制备，并以惰性气体氩气作为保护气体，降低了镁合金的挥发，合金熔液在电磁力的作用下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Mg‑Al‑Sn‑Sb镁合金，其特征在于：质量百分比组成为：Al：8.0‑10.5%，Sn：2.0‑5.5%，Sb：0‑1.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。

【技术特征摘要】
1.一种Mg-Al-Sn-Sb镁合金，其特征在于：质量百分比组成为：Al：8.0-10.5%，Sn：2.0-5.5%，Sb：0-1.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。2.根据权利要求1所述的Mg-Al-Sn-Sb镁合金，其特征在于：所述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的质量百分比组成为：Al：8.0-10.5%，Sn：2.0-5.5%，Sb：0.1-1.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。3.根据权利要求1所述的Mg-Al-Sn-Sb镁合金，其特征在于：所述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的质量百分比组成为：Al：9.5-10.5%，Sn：4.5-5.0%，Sb：0.5-0.8%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。4.根据权利要求1所述的Mg-Al-Sn-Sb镁合金，其特征在于：所述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的质量百分比组成为：Al：9.78%，Sn：4.81%，Sb：0.71%，其余为Mg和不可避免的杂质。5.根据权利要求1~4任一项所述的Mg-Al-Sn-Sb镁合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1、合金熔炼：首先，按照所述Mg-Al-Sn-Sb镁合金的质量百分比组成，结合元素烧损率，计算合金元素配比，选择称取合金原料镁锭、铝锭、锡和锑；其次，将石墨坩埚放入真空感应熔炼炉内...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春华，卢志文，仲志国，冷玉敏，李根全，叶铁，许东光，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41