[发明专利]一种高强度稀土镁合金

说明书

技术领域

    本发明属于镁合金新材料领域，具体涉及一种高强度稀土镁合金。

背景技术

镁合金是目前工业上应用的最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度高、比刚度高、尺寸稳定的特点，并且还有良好的机械加工性能和充型流动性；除以上力学性能外，镁合金还具有优异的电磁屏蔽性能和可回收利用性能，这完全符合当前信息化和节能环保的时代要求。因此，镁合金被广泛应用于航空航天、汽车工业、计算机产品、通信器材和生物医学等各个领域。被称为21世纪的绿色工程材料。

但是镁合金的缺点也非常明显，通常在120℃以上，其高温强度和蠕变强度都会大幅下降，严重地限制了镁合金的应用范围。此外镁合金在空气中、水中容易氧化，耐腐蚀性能差，大大制约了其广泛应用。稀土元素在镁合金中具有净化熔体、变质组织、细化晶粒、提高晶粒界面能等众多优异效果，能够显著提高镁合金的高温力学性能，同时，像钕、钇等稀土元素还能大大提高镁合金的耐蚀性性能，因此对于稀土镁合金的研究获得日益广泛的关注和重视。

我国专利申请号CN201110307416.4，公开了一种稀土镁合金及其制备方法的技术方案，该方案使用按重量百分比包括，成分为：0.5-2%的锌，3-6%的铝，1-2%的铜，0.2-0.4%的锰，1-2%的钇，余量为镁及杂质，完成冶炼过程后，镁合金的高温力学性能和耐腐蚀性得到了提高。然而在该技术方案中，钇元素的添加量太少，稀土元素的种类较少，其工艺过程仅仅涉及铸造，缺乏后续的热处理，合金的强度、耐蚀性并未充分的提高。

发明内容

本发明旨在改进镁合金元素配比及工艺处理方法，改善镁合金组织结构，继续提高镁合金的强度和耐蚀性能，提供一种高强度稀土镁合金及其制备方法。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

    一种高强度稀土镁合金，其特征在于：所述该镁合金包括如下重量百分比的组份：0.3-0.45％的锌、1.9-2.8％的钇、0.8-1.5％的钕、0.02-0.04％的锆，余量为镁。

    进一步地，所述的高强度稀土镁合金的制备方法，其特征在于包括以下内容：

（1）进行镁钇合金、镁钕合金、镁锆合金的配制；

（2）将配好的镁钇合金、镁钕合金、镁锆合金、纯锌、纯镁按照配方加入坩埚，在保护气的环境下加热至650℃，保持搅拌40分钟后，升高温度至700℃并保持30-40分钟，然后静置冷却至室温；

（3）将冷却的合金在保护气的环境中进行热处理，所述热处理的温度为500℃，处理时间为24小时，热处理后进行油淬处理；

（4）将油淬后的合金再次在保护气的环境中进行热处理，所述热处理的温度为250℃，处理时间为10小时，热处理后进行油淬处理，油淬后即得所述的稀土镁合金。

    进一步地，所述保护气为氦气、氩气、氖气、氮气中的一种或多种的组合。

本发明同现有技术相比的有益效果是：

    通过增加稀土元素钇、加入稀土元素钕，提高镁合金的高温力学性能及耐腐蚀性；加入锆元素，增强镁合金的硬度、耐磨性。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的具体技术方案，应当理解的是，以下的实施例仅能用来解释本发明而不能解释为是对本发明的限制。

备料，依照下列化学成分备料，按重量百分比，0.4％的锌、2.3％的钇、1.2％的钕、0.02-0.04％的锆，余量为镁。钇、钕、锆分别以镁钇合金、镁钕合金、镁锆合金的方式加入，锌以工业纯锌或者镁锌合金的方式加入，锌金属原料的纯度不低于99.5%。

熔炼，将配好的镁钇合金、镁钕合金、镁锆合金、工业纯锌（或镁锌合金）、纯镁加入坩埚，并采用保护气进行保护并加热熔化，保持650℃高温，并不断搅拌保持熔体均匀。40分钟后，将熔体温度保持在700℃左右进行精炼30-40分钟，随后静置20分钟冷却。

固溶，将冷却的合金放入有保护气的热处理炉具中，温度设置为500℃。24小时后，取出合金，并油淬。

热处理，将第三步油淬后的合金再次放入有保护气的炉具中进行热处理，温度保持在250℃，10小时后，油淬，即得所述的高强度稀土镁合金。

在本处的精炼处理为现有技术方案，在此不再进行详细说明。

经测试，本发明的高强度稀土镁合金在200℃条件下，抗拉强度可达到190MPa 以上，屈服强度达到160MPa 以上。