[发明专利]一种镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料，特别涉及一种添加稀土及其他微量元素的以提高合金强度及延伸率的镁合金。

背景技术

国际上主要金属材料，如钢、铁、铝、锌等的应用增长缓慢，而镁合金异军突起，以每年20％的速度持续增长。镁合金是一种新型轻金属材料，是目前工业应用中最轻的金属结构材料，具有高的比强度、比刚度以及良好的减震降噪和切削加工等性能，在航空航天、交通工具和3C产品等领域有广泛的应用前景。

由于镁合金的晶体结构是密排六方结构，而镁及镁合金最常见的滑移系为α柏氏矢量的基面({0001}<1120>)和棱面({1100}<1120>)滑移系，共5个几何滑移系和4个独立滑移方式。棱面滑移系在常温下不活泼，难以滑动，所以韧性比较差，严重限制了镁合金的应用。

提高镁合金韧性的方法根据合金主要合金元素的不同存在很大的差异。Mg-Al系合金通常提高韧性的主要方法是降低Al含量，如AM60、AM50和AM20等合金就是如此。锂合金化是提高镁合金韧性的最重要途径。Mg-14％Li合金虽然是韧性最好、最轻的镁合金，但其价格昂贵，只在航空和军用领域有一定的应用。

而Mg-Zn-Zr系镁合金具有较高的强度及耐蚀性。ZK50性能指标能达到抗拉强度230MPa、延伸率18％。但该系合金在铸态时容易出现晶内偏析，且对显微缩松比较敏感。其中最典型的ZK61合金，其T5状态下的抗拉强度可以达到310MPa，但是较脆，延伸率基本为零。基于此，在Mg-Zn-Zr系镁合金中加入稀土元素对改善铸态组织、提高合金的室温强度和塑性均有益。有代表性的Mg-Zn-RE合金是ZE41和ZE33合金，大致相当于国内标准的ZM1和ZM2合金，其性能一般，且稀土含量在1％～3％以上，成本较高。而ZK50加入稀土后性能大幅度下降，只有在加入稀土含量3％以上时性能指标才能接近未加入时。这就造成了成本的急剧提高和合金密度的增大。而在Mg-Zn合金中加入Cu可改善铸件韧性和固溶处理特性，表现出良好的室温和高温力学性能。如ZC62其铸态下的抗拉强度分别为227MPa、144MPa(150℃)，延伸率分别为11％、31％(150℃)。但是由于铜的大量加入，其抗蚀能力极差。另外，重有色金属Zn的大量加入，如现有Mg-Zn系中Zn的加入量通常为6％左右，密度明显增加，使镁合金质轻的优势减弱。

发明内容

本发明的目的是在保持传统的高强镁合金的强度条件下，提高了延伸率，以利于制造高强、高韧性的铸件，或用于其他用途。

本发明目的的实现方法是，按质量百分比，各组分的含量为：Zn：1～3.5％、Zr：0.3～0.7％、Y：0.3-0.5、Nd：0.5～2.5％、Sn：0～1.5％、Ca：0～0.25％，剩余部分为Mg和不可避免的杂质。

本发明的有益之处是：

1.本合金制备简单，实施方便。

2.与现有Mg-Zn-Zr系合金相比，本镁合金大大降低了锌的含量，性能最佳合金的密度为1.84g/cm³，更能发挥质轻的优势。

3.与现有Mg-Zn-RE系合金相比，在达到同等性能时，稀土含量大大降低，因而成本低。

4.在不降低合金强度的前提下，大大提高了合金的韧性，提高了合金的应用范围。

本发明材料保持传统的高强镁合金的强度，使其延伸率大大提高，能用于工业生产。通过铸造方法可以加工出各类产品，并且可以通过热处理控制材料的组织和性能。

附图说明

图1是本发明合金的微观组织图。

具体实施方式

本发明是一种镁合金，按质量百分比，各组分的含量为：Zn：1～3.5％、Zr：0.3～0.7％、Y：0.3-0.5、Nd：0.5～2.5％、Sn：0～1.5％、Ca：0～0.25％，剩余部分为Mg和不可避免的杂质。不可避免的杂质为Fe、Si、Al、Mn。

下面通过实施例对本发明做进一步的说明。但本发明不仅限于这些例子。

表1为本发明三个实施例的各组分百分比含量：

表1实施例所用合金的成份