[发明专利]含Ag和重稀土的铸造镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料技术领域的镁合金及其制备方法，具体地说，涉及的是一种含Ag和重稀土的铸造镁合金及其制备方法。

背景技术

随着世界经济和人类生活水平的提高，汽车用量持续增长，随之而来的尾气污染及能源压力也日益加剧，汽车的轻量化成为节能减排的关键和必然趋势。此外，航空航天、军工、赛车等尖端领域对轻量化也有着极为强烈的需求，并可带来巨大经济效益。在众多轻质材料中，镁合金因其极低的密度、优良的比强度、减震性、铸造性能及易回收性等被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”。然而，镁合金相对较低的强度和塑性限制了其在这些领域更广泛的应用。目前，已开发了Mg-Al-Mn、Mg-Al-Zn、Mg-RE等多种系列高强度镁合金，其中Mg-RE是开发和应用较为成功的一类高强度镁合金，如WE54，QE22等。

经对现有技术的文献检索发现，Gd和Y显著的固溶和时效强化能力使Mg-Gd-Y系合金具有优良的力学性能。S.M.He等在《Journal of Alloys andCompounds》(合金和化合物学报)2007年427期第316-323页上发表的“Microstructure and strengthening mechanism of high strengthMg-10Gd-2Y-0.5Zr alloy”(高强度Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的微观结构及强化机制)一文中报道的Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金是目前铸造镁合金中性能较高的一种，但其稀土含量较高，并且铸态T6状态下的室温抗拉强度和延伸率也仅为362MPa和4.9％，而单纯通过增加Gd和Y含量来进一步提高强度会使合金室温塑性过低，并会增加合金密度和成本。X.Gao等在《Scripta Materialia》(材料快报)2008年58期第619-622页上发表的“Enhancedprecipitation-hardening in Mg-Gd alloys containing Ag and Zn”(Ag和Zn元素对Mg-Gd合金析出强化效果的促进)一文中通过添加Ag元素，显著提高了Mg-6Gd-0.6Zr镁合金时效硬化效果和峰值硬度，但没有添加成本和密度相对较低的Y元素，充分利用Mg-Gd-Y合金系中Gd和Y元素显著的固溶和时效强化能力来获得更优异的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种含Ag和重稀土的铸造镁合金及其制备方法，通过向Mg-Gd合金中添加Mg-Y和Mg-Zr中间合金以及少量Ag元素，并优化固溶和时效工艺参数，实现在降低合金稀土含量的同时，获得更高强度和优良塑性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的含Ag和重稀土的铸造镁合金，包含的组分及其重量百分含量为：Gd 6-10％，Y 0.5-4％，Ag 0.2-3％，Zr 0.35-0.7％，杂质元素小于0.02％，余量为Mg。

所述杂质，其包含的杂质元素及重量百分含量为：Fe<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％。

本发明所涉及的含Ag和重稀土的铸造镁合金的制备方法，包括如下步骤：

第一步，按照采用的成分计算原料需要的重量百分比，原料为：镁锭(镁含量的质量分数大于99.9％)，工业纯Ag或Mg-Ag中间合金，Mg-Gd，Mg-Y和Mg-Zr中间合金。

第二步，将以上原料进行熔炼处理，首先在烘箱中预热到180-240℃，然后将镁锭在熔剂保护或SF₆和CO₂混合气体保护下加热，待镁锭完全熔化后，在730-760℃加入Mg-Gd中间合金，待镁液温度回升至730-760℃后加入Mg-Y中间合金，在780-800℃加入Mg-Zr中间合金，过2-10分钟后，保持加热状态并在搅拌过程中加入纯Ag或Mg-Ag中间合金，然后在780℃保温约5-20分钟后，不断电精炼5-15分钟，精炼过程需充分搅拌。精炼结束后，在760-780℃静置20-40分钟，待镁液冷却至700-720℃撇去浮渣，用浇包浇铸或低压铸造。

所述SF₆和CO₂混合气体，其中含0.2％体积分数SF₆。

所述熔剂是指镁合金熔炼常用熔剂，如国内外常使用的商品化的RJ-2熔剂等。