镁合金及其制备方法、镁合金铸锭和应用技术

本发明专利技术公开了一种镁合金及其制备方法、镁合金铸锭和应用，其中镁合金，以重量百分数计，包括5％～12％的钆、1％～5％的钇、1％～5％的钐、0.1％～0.8％的锆、0.01％～0.5％的金属A以及80％～90％的镁，其中所述金属A选自镧以及锶中的一种或多种。上述镁合金材料通过对原料组分的调控，借助稀土金属钐、钆以及钇在晶界析出弥散的纳米级稀土相来强化基体金属镁，并利用镧或锶析出的高温稳定相来抑制热处理过程中晶粒的粗化长大。上述金属原料可充分发挥元素的固溶强化、时效强化、细晶强化及其协同强化作用，从而提升镁合金的耐热性、强度及延展性。延展性。延展性。

【技术实现步骤摘要】
镁合金及其制备方法、镁合金铸锭和应用


[0001]本专利技术涉及冶金材料领域，特别是涉及一种镁合金及其制备方法、镁合金铸锭和应用。

技术介绍

[0002]镁合金因其具有高比强度、高比刚度、良好的铸造性、导热性、减震性、电磁屏蔽性以及易回收等优点，在航空航天、轨道交通、汽车工业及3C产品等领域展现出巨大应用潜力，被认为是一种有效轻量化、节约能源和可持续发展的理想材料。但是，镁合金强度低、塑性及耐热性差等缺点，成为了制约其大规模应用的主要因素之一。
[0003]以Gd为主要沉淀强化元素的镁钆合金(MgGd)系铸造镁合金表现出的力学性能远高于传统的WE43、WE54等商用铸造镁合金，尽管在材料轻量化领域已经得到应用，但其仍无法满足航空航天、轨道交通等装备对材料耐高温性能日趋苛刻的要求。
[0004]传统改善材料性能的常用手段包括多元合金化以及通过热处理工艺来调控析出相形态、尺寸及分布，进而改善材料的性能，多元合金化由于其所添加的合金化元素种类过多(九种甚至以上)，将带来合金成分难以控制、元素之间的相互作用复杂、增强相组成调控困难等问题，实际生产中难以实现。另一种通过优化热处理工艺来实现在晶内、晶界均析出了细小、弥散的高温稳定相，起到了晶内、晶界协同钉扎位错来增强材料的塑性和耐热性。但还未能很好解决热处理过程中晶粒粗化，晶界析出相脆化及元素之间协同强化的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，为了提高镁合金的耐热性、强度及延展性，有必要提供一种镁合金及其制备方法、镁合金铸锭和应用。
[0006]本专利技术提供了一种镁合金，以重量百分数计，包括5％～12％的钆、1％～5％的钇、1％～5％的钐、0.1％～0.8％的锆、0.01％～0.5％的金属A以及80％～90％的镁，其中所述金属A选自镧以及锶中的一种或多种。
[0007]在其中一个实施例中，以重量百分数计，包括7％～10％的钆、1％～4％的钇、1％～4％的钐、0.2％～0.6％的锆、0.01％～0.4％的镧以及83％～88％的镁，或
[0008]以重量百分数计，包括7％～10％的钆、1％～4％的钇、1％～4％的钐、0.2％～0.6％的锆、0.01％～0.05％的锶以及83％～88％的镁。
[0009]进一步地，本专利技术还提供一种镁合金的制备方法包括以下步骤：
[0010]S10：按照上述镁合金的组成准备金属镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、镁锆中间合金以及中间合金B，其中所述中间合金B选自镁镧中间合金以及镁锶中间合金中的一种或多种；
[0011]S20：混合金属镁、镁钆中间合金、镁钐中间合金、镁钇中间合金以及中间合金B加热至熔化，第一次搅拌，制备预混合镁合金；
[0012]S30：向所述预混合镁合金中加入镁锆中间合金加热至熔化，第二次搅拌，保温，加
入精炼剂，第三次搅拌，进行一次或多次精炼，制备预浇铸合金；
[0013]S40：对所述预浇铸合金进行浇铸。
[0014]在其中一个实施例中，步骤S20中，在包含SF6的气体环境中加热至730℃～750℃，第一次搅拌的时间为2min～5min。
[0015]在其中一个实施例中，步骤S30中，第二次搅拌的时间为2min～5min，保温时间为10min～20min，第三次搅拌为2min～5min。
[0016]在其中一个实施例中，在步骤S30之后以及步骤S40之前还包括对所述预浇铸合金进行除气处理的步骤：在氩气气氛中对所述预浇铸合金进行一次或多次除气处理每次所述除气处理的时间为4min～8min。
[0017]在其中一个实施例中，所述精炼剂选自JDMJ精炼剂、RJ2精炼剂以及RJ6精炼剂中的一种或多种。
[0018]在其中一个实施例中，所述精炼剂的质量为所述镁合金质量的0.8％～1.5％。
[0019]更进一步地，本专利技术还提供一种镁合金铸锭，包括对如上述的镁合金进行热处理，所述热处理的步骤包括：
[0020]对所述的镁合金依次进行固溶处理、室温水淬、时效处理以及室温水冷。
[0021]本专利技术还提供上述的镁合金或如上述的镁合金铸锭在制备航空航天材料、轨道交通部件或汽车零件中的应用。
[0022]上述镁合金材料通过对原料组分的调控，借助稀土金属钐、钆以及钇在晶界析出弥散的纳米级稀土相来强化基体金属镁，并利用镧或锶析出的高温稳定相来抑制热处理过程中晶粒的粗化长大。上述金属原料可充分发挥元素的固溶强化、时效强化、细晶强化及其协同强化作用，从而提升镁合金的耐热性、强度及延展性。
附图说明
[0023]图1为时效态下实施例和对比例的显微组织(a)对比例1；(b)对比例2；(c)实施例1；(d)实施例2。
具体实施方式
[0024]本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
[0025]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
[0026]本专利技术中的词语“优选地”、“更优选地”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选
的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。
[0027]当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0028]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0029]本专利技术提供了一种镁合金，以重量百分数计，包括5％～12％的钆、1％～5％的钇、1％～5％的钐、0.1％～0.8％的锆、0.01％～0.5％的金属A以及80％～90％的镁，其中金属A选自镧以及锶中的一种或多种。
[0030]在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金，其特征在于，以重量百分数计，包括5％～12％的钆、1％～5％的钇、1％～5％的钐、0.1％～0.8％的锆、0.01％～0.5％的金属A以及80％～90％的镁，其中所述金属A选自镧以及锶中的一种或多种。2.如权利要求1所述的镁合金，其特征在于，以重量百分数计，包括7％～10％的钆、1％～4％的钇、1％～4％的钐、0.2％～0.6％的锆、0.01％～0.4％的镧以及83％～88％的镁，或以重量百分数计，包括7％～10％的钆、1％～4％的钇、1％～4％的钐、0.2％～0.6％的锆、0.01％～0.05％的锶以及83％～88％的镁。3.一种镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：按照权利要求1或2所述镁合金的组成准备金属镁、镁钆中间合金、镁钇中间合金、镁锆中间合金以及中间合金B，其中所述中间合金B选自镁镧中间合金以及镁锶中间合金中的一种或多种；S20：混合金属镁、镁钆中间合金、镁钐中间合金、镁钇中间合金以及中间合金B加热至熔化，第一次搅拌，制备预混合镁合金；S30：向所述预混合镁合金中加入镁锆中间合金加热至熔化，第二次搅拌，保温，加入精炼剂，第三次搅拌，进行一次或多次精炼，制备预浇铸合金；S40：对所述预浇铸合金进行浇铸。4.如权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊爱虎，姚茂海，罗天纵，吕晶，李杰，许喆，
申请(专利权)人：湖南稀土金属材料研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：