[发明专利]一种含稀土钇的高强度高阻尼变形镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，特别涉及一种添加稀土钇以提高合金强度和阻尼的镁合金材料。

背景技术

近年来，随着汽车工业、轨道交通、以及飞行器日趋轻量化、高速化和大功率化，对降低产品自重，提高便携性，降低能源消耗和减振降噪性等都提出了更迫切的要求。而传统的钢铁材料已经渐渐不能满足其需求，由此急需寻求一种密度小、强度高、阻尼性能好的金属结构材料。

在众多金属结构材料中，纯镁具有密度低、阻尼减振降噪能力强、比强度高、电磁屏蔽性能好等一系列优点，引起了人们的广泛研究。但纯镁力学性能较差，大大限制了其应用范围。一些镁合金虽然具有较高的强度，如AZ系、ZK系等镁合金，可以运用到工业生产，但其强化方式主要为固溶强化、细晶强化等，这些固溶进去的溶质原子和密集的晶界作为镁基面滑移位错的强钉扎点，导致阻尼性能大大降低，因而不能解决高速化和大功率化后所引起的振动和噪声问题。随着镁合金研究的发展以及应用领域的拓展，解决高强度AZ系、ZK系等变形镁合金力学性能和阻尼性能之间的矛盾，开发同时具有高阻尼和优良力学性能的镁基材料成为了一个急待解决的重要问题。

现在一般的思路是从高阻尼镁合金出发，主要通过添加合金元素和复合强化等手段来提高其力学性能，此类研究多集中于纯镁、镁锆合金、镁锰铜合金等高阻尼镁合金及其复合材料，但从目前的研究来看，仍然存在阻尼性能好但力学性能不够高、力学性能好但阻尼性能变差或者工艺复杂性能不稳定等问题，不能满足工程应用的要求。如CN1888108(专利号为200610010326.8)公开了一种“高强韧高阻尼变形镁合金及其制备方法”，为了解决镁合金的阻尼性能与力学性能的矛盾，提出了向纯镁中添加固溶度小的铜和硅等合金元素，减少位错弱钉扎点的数量，提高阻尼性能。添加锆和锰等细化晶粒的合金元素，提高合金力学性能，不仅对铸锭进行常规热挤压，还进行强烈塑性变形(ECAP，MDF)，调整晶粒取向，并得到超细晶组织，同时提高强韧性和阻尼性能。但应该看到该技术并没有得到预想的效果，只能使得抗拉强度和屈服强度达到212MPa和135MPa，阻尼性能Q^-1达到0.023；而且还存在材料性能未通过工业化生产的检验，且工艺复杂等问题。

参考现有文献，发现钇元素多是用来提高镁合金的耐蚀性和耐热性的，如N.Birbilis等在《Corrosion Science》(2009，51：683)上发表的《On the corrosionof binary magnesium-rare earth alloys》一文中就指出了稀土元素的加入可提高镁合金的防腐蚀性能。但稀土元素对镁合金力学性能和阻尼性能的综合影响却少有报道。CN1297676C(专利号为200410081258.5)公开了一种含稀土钇的高塑性镁合金，该镁合金由Mg、Zn、Zr、Y组成，其各组分质量百分含量为Zn：5.0～8.5％；Zr：0.6～0.8％；Y：0.7～2.0％，剩余部分为镁和不可避免的杂质。但它属于ZK系镁合金，虽然其在保持传统高强镁合金强度的基础上，能使其塑性大大提高，但由于其成本较高、且不能适用于大规模的商业应用，使用范围受到很大的局限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是解决现有AZ系商用镁合金存在力学性能和阻尼性能相矛盾的问题，提供一种成本较低，力学性能和阻尼性能都得到大幅度提高的新型AZ系商用镁合金材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，本发明所述含稀土钇的高强度高阻尼变形镁合金由Mg、Al、Zn、Y、Mn组成，各组成成分质量百分含量为：Al：2.9％～3.1％；Zn：0.9％～1.1％；Y：0.5％～2％；Mn：0.29％～0.31％，其余为Mg和不可避免的杂质。

本发明镁合金较好的组成为，各组成成分质量百分含量为：Al：2.99％；Zn：1％；Y：0.5％；Mn：0.3％，其余为Mg和不可避免的杂质。

本发明不可避免的杂质为Si、Fe，其总量＜0.1％。

本发明含稀土钇的高强度高阻尼变形镁合金，可按照通常的镁合金的冶炼方法得到，然后进行均匀化处理，最后在挤压机上进行热挤压，可加工出各种形状的镁合金产品。

相比现有技术，本发明的优点在于：