一种交通运输装备用高抗冲击镁合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术的技术方案提供了一种交通运输装备用高抗冲击镁合金及其制备方法和应用，属于镁合金材料技术领域。本发明专利技术提供的交通运输装备用高抗冲击镁合金按质量百分比计，包括如下化学成分：0.5～1％的Mn，0.2～0.5％的Ce，0.3～0.5％的可选元素和余量Mg；所述可选元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。本发明专利技术提供的交通运输装备用高抗冲击镁合金中的稀土Ce以及Mn和可选元素的添加量少，更具轻量化优势，且抗冲击性能优良，其冲击吸收功相较于AZ31镁合金可提升2倍以上。合金可提升2倍以上。合金可提升2倍以上。

【技术实现步骤摘要】
一种交通运输装备用高抗冲击镁合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及镁合金材料
，尤其涉及一种交通运输装备用高抗冲击镁合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]镁合金由于其密度小、比强度高、对振动能量的吸收性远高于铝合金，在交通运输装备轻量化方面具有非常好的应用前景，是成为替代铝合金的理想材料。但是镁合金的抗冲击损伤能力与铝合金相比却还存在较大差距，目前镁合金的高速冲击变形研究主要集中在AZ系变形镁合金中，其在1
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‑1条件下的冲击吸收功仅为30～60MJ/m3。而在实际的应用环境下汽车轻量化部件不可避免地会受到外界物体的高速撞击，比如汽车的前端、车身和尾部的一些零部件，这些零部件不仅尺寸较大，而且对轻量化和抗冲击性能要求高。
[0003]目前提高镁合金冲击吸收功的方式通常采用微合金化对镁合金成分进行调整，例如：公开号为CN103014469A的专利技术专利公开了一种抗冲击的高强镁合金材料，其中含有RY(Er、Y混合稀土)：7.0～11.0％，Gd：1.0～2.5％，其中稀土含量高达8％以上，不仅成本激增，而且对于镁合金的抗冲击性能的提升也有限。公开号为CN107604225A的专利技术专利公开了一种抗冲击抗蠕变镁合金结构件及其制备方法，其镁合金结构件添加了0.5～3％的锑元素；公开号为CN107737906A的专利技术专利添加了20～70％的铋元素；以上两个专利技术专利分别添加了锑、铋元素，但是锑、铋元素具有毒性，且添加量较大，不利于安全生产，而且镁合金生产受制备工艺限制，其成品是棒材或线材，只能用于小尺寸零部件；公开号为CN104313424A的专利技术专利公开了抗冲击压铸镁合金及其制备方法，其镁合金中添加了Al、Mn、Zn、Si、Cu、Ni和Fe多种元素，合金化元素元素种类多，不仅成本高，轻量化优势降低，而且生产的镁合金成品的抗冲击性能也未有明显提升。
[0004]因此，提供一种交通运输装备用高抗冲击镁合金成为现有技术亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种交通运输装备用高抗冲击镁合金及其制备方法和应用，本专利技术提供的镁合金具有轻量化优势和较高的抗冲击性能。
[0006]本专利技术的技术方案提供了一种交通运输装备用高抗冲击镁合金，按质量百分比计，包括如下化学成分：0.5～1％的Mn，0.2～0.5％的Ce，0.3～0.5％的可选元素和余量Mg；所述可选元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。
[0007]优选地，所述交通运输装备用高抗冲击镁合金按质量百分比计，包括如下化学成分：0.55～0.95％的Mn，0.25～0.45％的Ce，0.3～0.5％的可选元素和余量Mg；所述可选元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。
[0008]优选地，所述交通运输装备用高抗冲击镁合金按质量百分比计，包括如下化学成分：0.55～0.95％的Mn，0.25～0.45％的Ce，0.32～0.48％的可选元素和余量Mg；所述可选
元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。
[0009]优选地，所述交通运输装备用高抗冲击镁合金按质量百分比计，包括如下化学成分：0.55～0.95％的Mn，0.25～0.45％的Ce，0.32～0.48％的可选元素和余量Mg；所述可选元素为Zn、Sn、Bi或Ca。
[0010]本专利技术还提供了上述技术方案所述交通运输装备用高抗冲击镁合金的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)将合金原料熔炼后进行电磁铸造，得到镁合金铸锭；
[0012](2)将所述步骤(1)得到的镁合金铸锭依次进行均匀化处理、挤压和锻造，得到交通运输装备用高抗冲击镁合金。
[0013]优选地，所述步骤(1)中电磁铸造的电磁频率为40～45Hz，电磁铸造的铸造速度为150～200mm/min，电磁铸造的冷却水流量为14～18m3/h。
[0014]优选地，所述步骤(2)中均匀化处理的保温温度为440～480℃，均匀化处理的保温时间20～24h。
[0015]优选地，所述步骤(2)中挤压的温度为120～150℃，挤压的挤压比为10:1～16:1，挤压的速度为0.1～0.3mm/s。
[0016]优选地，所述步骤(2)中锻造的温度为160～200℃，锻造的变形量为60～80％。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述的交通运输装备用高抗冲击镁合金或者上述技术方案所述的制备方法制备得到的交通运输装备用高抗冲击镁合金在交通运输装备的轻量化部件中的应用。
[0018]本专利技术的技术方案提供了一种交通运输装备用高抗冲击镁合金，按质量百分比计，包括如下化学成分：0.5～1％的Mn，0.2～0.5％的Ce，0.3～0.5％的可选元素和余量Mg；所述可选元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。本专利技术提供的交通运输装备用高抗冲击镁合金通过添加0.5～1％的Mn，以Mg
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Mn二元合金为基础，同时添加微量的稀土Ce元素，能够促进Mn元素偏聚或团簇在晶界上从而协调晶界滑移或晶粒转动，这能够极大地提升镁合金的塑性，从根本上解决强度和塑性矛盾的问题，最终提升镁合金的冲击吸收功；而且，通过添加微量的稀土Ce，可以有效净化镁合金，减少夹杂物的不利影响；同时添加可选元素，能够在镁合金基体中析出多种纳米级第二相粒子，有效细化晶粒尺寸，大幅提升镁合金的强度；另外，本专利技术提供的交通运输装备用高抗冲击镁合金中的稀土Ce以及Mn和可选元素的添加量少，可实现镁合金的轻量化。
[0019]实施例的结果表明，本专利技术提供的交通运输装备用高抗冲击镁合金的晶粒尺寸在2μm以下，屈服强度为350～408MPa，冲击吸收功为96～123MJ/m3；同样变形条件下的AZ31镁合金的屈服强度为180MPa，冲击吸收功为32MJ/m3，本专利技术制备的交通运输装备用高抗冲击镁合金的冲击吸收功相较于AZ31镁合金提升了2倍以上。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1制备的交通运输装备用高抗冲击镁合金的光学显微照片。
具体实施方式
[0021]本专利技术的技术方案提供了一种交通运输装备用高抗冲击镁合金，按质量百分比
计，包括如下化学成分：0.5～1％的Mn，0.2～0.5％的Ce，0.3～0.5％的可选元素和余量Mg；所述可选元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。
[0022]按质量百分比计，本专利技术提供的交通运输装备用高抗冲击镁合金包括0.5～1％的Mn，优选为0.55～0.95％，更优选为0.6～0.9％，最优选为0.65～0.85％。本专利技术通过添加Mn并将其含量控制在上述范围内，以Mg
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Mn二元合金为基础，在稀土Ce的作用下，促进Mn在镁合金基体中的晶界偏聚与团簇行为，可以提升镁合金的塑性，从而大幅提升的镁合金冲击吸收功。
[0023]按质量百分比计，本专利技术提供的交通运输装备用高抗冲击镁合金包括0.2～0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交通运输装备用高抗冲击镁合金，按质量百分比计，包括如下化学成分：0.5～1％的Mn，0.2～0.5％的Ce，0.3～0.5％的可选元素和余量Mg；所述可选元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。2.如权利要求1所述的交通运输装备用高抗冲击镁合金，其特征在于，按质量百分比计，包括如下化学成分：0.55～0.95％的Mn，0.25～0.45％的Ce，0.3～0.5％的可选元素和余量Mg；所述可选元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。3.如权利要求2所述的交通运输装备用高抗冲击镁合金，其特征在于，按质量百分比计，包括如下化学成分：0.55～0.95％的Mn，0.25～0.45％的Ce，0.32～0.48％的可选元素和余量Mg；所述可选元素包括Zn、Sn、Bi和Ca中的一种或多种。4.如权利要求3所述的交通运输装备用高抗冲击镁合金，其特征在于，按质量百分比计，包括如下化学成分：0.55～0.95％的Mn，0.25～0.45％的Ce，0.32～0.48％的可选元素和余量Mg；所述可选元素为Zn、Sn、Bi或Ca。5.如权利要求1～4任意一项所述交通运输装备用高...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天帅，刘雅儒，张宇修，黄伟颖，邢璐，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：