[发明专利]高强度阻尼镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属结构材料领域的镁合金及其制备方法，具体地说，涉及的是一种高强度阻尼镁合金。

背景技术

作为最轻的金属结构材料，镁合金具有比强度、比刚度高，减震性好等优点。近年来，镁合金广泛应用于航空航天、军工、交通、3C领域等。在所有的轻金属材料中，纯镁具有最优的阻尼性能，但是纯镁的强度太低，不能作为阻尼结构材料直接使用。为了开发具有一定力学性能的高阻尼镁基材料，需要在纯镁中添加某些合金元素或增强相，在保持镁高阻尼性能的同时，赋予其较高的力学性能，使其成为综合性能良好的高阻尼金属材料。

目前，关于提高镁合金强度的研究较多，而针对镁合金阻尼性能的研究则相对较少，由于镁合金的阻尼机制主要为位错阻尼，因此通常镁合金的力学性能和阻尼性能是相互矛盾的：镁合金强度越高，其位错运动越困难，合金的阻尼性能越差。为此，迫切需要找到解决这一矛盾的方法。现在阻尼镁合金开发的一般思路是在高阻尼镁合金的基础上，通过添加合金元素和复合强化等手段来提高其力学性能：在合金化过程中，固溶强化和析出强化中产生的位错钉扎现象在提高合金力学性能的同时，会严重弱化合金的阻尼性能；而采用复合强化手段则在保留合金强度和阻尼性能的同时，显著降低了材料的成型性，提高了材料的生产成本。本发明中，申请人从目前高强度稀土镁合金入手，通过引入第二相颗粒与镁基体的界面阻尼机制，在保留镁稀土合金高强度的同时提高了其阻尼性能，开发出了一种高强度中等阻尼性能的镁稀土合金。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高强度阻尼镁合金。本发明通过加入A1元素与Gd、Y等稀土元素(RE)在合金中原位反应生成A1-RE金属间化合物的方法达到晶粒细化的目的，所获得的镁合金晶粒热稳定好，具有优良的强度和延伸率；通过引入Al-RE金属间化合物与镁基体的界面阻尼机制，合金同时具有良好的阻尼性能，是一种高强度阻尼镁合金。该种高强度阻尼镁合金可以通过常规铸造和塑性加工成型，成型性能优良。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种高强度阻尼镁合金，所述镁合金包含如下重量百分比的各组分：

Gd   14～18%，

Y    0.2～5%，

Al   0.6～2%，

Zr   0～0.1%，

杂质小于0.02%，

余量为镁。

优选地，所述杂质包括如下各组分：Si、Fe、Cu和Ni。

本发明还公开了前述的高强度阻尼镁合金的制备方法，所述方法包括：铸造合金包括熔炼和热处理两个工艺工序；变形合金包括熔炼、热挤压和热处理三个工艺工序；其中，

所述的熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体保护条件下进行，步骤如下：

(1)烘料：将纯镁、纯铝、Mg-Gd、Mg-Y中间合金200℃预热3小时以上；

(2)熔镁：将烘干后的纯镁放入有SF6/CO2气体保护的坩埚电阻炉中熔化；

(3)加Gd和Y：往720℃的镁液中加入Mg-Gd中间合金，加入量根据该中间合金Mg-Gd中Gd所占质量百分比和所制备镁合金的总质量确定；待Mg-Gd中间合金熔化后，熔体温度回升至730℃时加入Mg-Y中间合金，加入量根据该中间合金Mg-Y中Y所占质量百分比和所制备镁合金的总质量确定；

(4)加Al：待Mg-Y中间合金完全熔化后，熔体温度回升至720℃时加入0.6～2wt.%纯Al；

(5)加Zr：待纯Al完全熔化后，熔体温度回升到730℃时加热含0～0.1wt.%Zr的Mg-Zr中间合金；

(6)铸造：待Mg-Zr中间合金完全熔化后，熔体温度回升至730℃时搅拌2分钟，然后熔体温度升至750℃时不断电精炼2～6分钟，精炼后升温至780℃静置25分钟，静置后待熔体降温至720℃后撇去表面浮渣，浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至200℃；

所述热挤压工艺为：

挤压前分别对模具和坯料400～500℃预热2小时后进行热挤压，挤压比定为9，挤压速率为1.0mm/s。

所述的热处理工艺工序为：

将熔炼得到的Mg-Gd-Y-Al合金锭在525℃下进行10小时的固溶处理，而后在25℃水中淬火，随后在225℃下进行36小时的单级时效处理，最后得到高强度Mg-Gd-Y-Al合金。

其中，上述制备方法中Mg-Gd中间合金中Gd占25wt.%，Mg-Y中间合金中Y占25wt.%，Mg-Zr中间合金中Zr占30wt.%。