一种变形镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种变形镁合金，成分为：4～5wt％的Sm；0.75～3wt％的Yb；0.5～0.8wt％的Zn；0.4～0.6wt％的Zr；余量为Mg及不可避免的杂质。本发明专利技术在Mg、Zn、Zr成分的变形镁合金中添加Sm和Yb，Sm和Yb具有协同作用能够降低彼此的固溶度，起到细化晶粒、固溶强化和沉淀析出第二相强化的效果，而且还能够形成具有相对熔点高、热稳定性良好的金属间化合物Mg3Sm、Mg24(Sm,Yb)5、Mg5(Sm,Yb)。这些稳定性良好的第二相在高温条件下能够有效阻碍位错运动和晶界活动，从而提升变形镁合金的力学性能和耐热性能。本发明专利技术还提供了一种上述技术方案所述变形镁合金的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种变形镁合金及其制备方法
本专利技术涉及镁合金
，尤其涉及一种变形镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金作为目前最轻的结构材料，密度约为1.74～1.90g/cm3，仅为钢铁的1/4，铝合金的2/3。相比其他金属材料，镁合金具有高的比强度、比刚度，良好的切削加工性能、电磁防护特性、阻尼性能及导热性，而且易回收。在目前铁矿、钛矿和铝矿资源紧张的情况下，开发和利用镁资源作为替代材料已成为必然趋势。因此，镁合金被誉为“21世纪商用绿色环保和生态金属结构材料”，正在汽车工业、电子通讯、航空航天和军事工业等领域得到广泛的应用。根据加工方式的不同，镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金。变形镁合金是指通过挤压、轧制、锻造等塑性成型方式加工的镁合金，其可通过组织控制和热处理等方式来提升性能，获得比铸造镁合金更高的强度和塑性，更多样化的强韧配比来满足工程结构件的力学性能要求。Mg-Al系变形镁合金是目前应用最广泛的体系，该系合金具有良好的铸造性能，室温强度高，可热处理强化。但是该系合金高温力学性能较差，因为该系合金主要强化相Mg17Al12相在高温时易粗化，从而导致在高温力学性能差。因此，提高变形镁合金的耐热性能成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种变形镁合金及其制备方法，本专利技术提供的变形镁合金具有良好的耐热性。本专利技术提供了一种变形镁合金，成分为：4～5wt％的Sm；0.75～3wt％的Yb；0.5～0.8wt％的Zn；0.4～0.6wt％的Zr；余量为Mg及不可避免的杂质。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的变形镁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将镁源、锌源、钐源、镱源和锆源进行熔炼、浇铸，得到铸件；(2)将铸件进行挤压加工，得到变形镁合金。优选的，将镁源、锌源、钐源、镱源和锆源进行熔炼之前还包括：将镁源、锌源、钐源、镱源和锆源进行预热；所述预热的温度为200～300℃。优选的，所述熔炼在保护性气体的条件下进行；所述保护性气体包括SF6和CO2；所述SF6和CO2的体积比为1:(180～220)。优选的，所述熔炼的方法具体为：向镁源中依次加入锌源、钐源和镱源后升温，得到混合物；向混合物中加入锆源，得到金属液；将金属液降温后进行除氢精炼，得到合金液。优选的，所述升温的温度为760～780℃。优选的，所述降温的温度为740～755℃。优选的，所述挤压加工的温度为330～390℃；所述挤压加工的保温时间为60～90min。优选的，所述挤压加工的挤压比为16～18。优选的，所述挤压加工的挤压速度为0.4～0.6mm/s。与现有技术相比，本专利技术在Mg、Zn、Zr成分的变形镁合金中添加Sm和Yb，得到的变形镁合金以轻稀土Sm和重稀土Yb为主要合金元素，Sm和Yb的加入能够提高过冷度，起到细化晶粒的作用，同时还能实现固溶强化和沉淀析出第二相强化的效果，形成具有相对熔点高、热稳定性良好的金属间化合物Mg3Sm、Mg24(Sm,Yb)5、Mg5(Sm,Yb)，这些稳定性良好的第二相在高温条件下能够有效阻碍位错运动和晶界活动，从而提升变形镁合金的力学性能和耐热性能；而且本专利技术采用特定的Sm和Yb稀土元素，具有协同作用，能够降低彼此的固溶度，更好地发挥第二相的强化作用。实验结果表明，本专利技术提供的变形镁合金在室温(25℃)时的抗拉强度为275MPa，屈服强度为266MPa，延伸率为11％，屈强比为0.967；200℃时抗拉强度为262MPa、屈服强度为230MPa、延伸率为21.7％，屈强比为0.898；250℃时屈服强度为175MPa，延伸率为36.3％。本专利技术提供的变形镁合金在200℃环境下基本能够保证与室温相当的力学性能，能够作为服役温度在200℃左右的工程结构件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例4制备得到的铸态镁合金的组织图片；图2为本专利技术实施例4制备得到的变形镁合金的组织图片。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种变形镁合金，成分为：4～5wt％的Sm；0.75～3wt％的Yb；0.5～0.8wt％的Zn；0.4～0.6wt％的Zr；余量为Mg及不可避免的杂质。本专利技术在Mg、Zn、Zr成分的变形镁合金中添加Sm和Yb，能够起到细化晶粒、固溶强化和沉淀析出第二相强化的效果，而且还能够形成具有相对熔点高、热稳定性良好的金属间化合物Mg3Sm、Mg24(Sm,Yb)5、Mg5(Sm,Yb)。这些稳定性良好的第二相在高温条件下能够有效阻碍位错运动和晶界活动，从而提升变形镁合金的力学性能和耐热性能。在本专利技术中，所述变形镁合金中Sm的质量含量优选为4.2～4.8％，更优选为4.4～4.6％，最优选为4％；Yb的质量含量优选为0.8～2.5％，更优选为1～2％，最优选为1.5％；Zn的质量含量优选为0.6～0.7％，更优选为0.65％，最优选为0.6％；Zr的质量含量优选为0.45～0.55％，更优选为0.5％，最优选为0.4％；本专利技术提供变形镁合金中除Sm、Yb、Zn和Zr外剩余的元素为Mg和不可避免的杂质。在本专利技术中，所述杂质元素可以为Fe、Cu、Si、Ni，Fe在变形镁合金中的质量含量优选≤0.005％，Cu在变形镁合金中的质量含量优选≤0.0005％，Si在变形镁合金中的质量含量优选≤0.005％，Ni在变形镁合金中的质量含量优选≤0.0005％。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的变形镁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将镁源、锌源、钐源、镱源和锆源进行熔炼、浇铸，得到铸件；(2)将铸件进行挤压加工，得到变形镁合金。本专利技术对所述熔炼和浇铸的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的镁合金铸件的制备方法即可。本专利技术优选将镁源、锌源、钐源、镱源和锆源去掉氧化层后预热再进行熔炼；所述预热的温度优选为200～300℃，更优选为220～280℃，最优选为240～260℃。在本专利技术中，所述镁源、锌源、钐源、镱源和锆源的用量能够使制备得到的变形镁合金的成分为上述技术方案所述的成分即可。本专利技术对所述镁源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的镁锭即可，可由市场购买获得。本专利技术对所述锌源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的锌锭即可，可由市场购买获得。本专利技术对所述钐源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的钐源即可，优选为含钐质量为20％的镁钐中间合金，可由市场购买获得。本专利技术对所述镱源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的镱源即可，优选为镱质量含量为15％的镁镱中间合金。本专利技术对所述锆源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的锆源即可，优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变形镁合金，成分为：4～5wt％的Sm；0.75～3wt％的Yb；0.5～0.8wt％的Zn；0.4～0.6wt％的Zr；余量为Mg及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种变形镁合金，成分为：4～5wt％的Sm；0.75～3wt％的Yb；0.5～0.8wt％的Zn；0.4～0.6wt％的Zr；余量为Mg及不可避免的杂质。2.一种权利要求1所述的变形镁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将镁源、锌源、钐源、镱源和锆源进行熔炼、浇铸，得到铸件；(2)将铸件进行挤压加工，得到变形镁合金。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将镁源、锌源、钐源、镱源和锆源进行熔炼之前还包括：将镁源、锌源、钐源、镱源和锆源进行预热；所述预热的温度为200～300℃。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述熔炼在保护性气体的条件下进行；所述保护性气体包括SF6和CO2；所述SF6和CO2的体积比为1:(180～...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟健，张德平，张栋栋，杨强，刘孝娟，管凯，李柏顺，武晓杰，
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