[发明专利]一种高强度高塑性镁合金

说明书

技术领域

本发明属于有色金属领域，涉及一种新型镁合金，特别涉及一种强度和塑性性能优异的镁合金。

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料之一，具有密度小(1.74g/cm³)，比强度和比刚度高，减振性能优良，储量丰富、易于回收的优点，倍受材料工作者的关注，被誉为“21世纪最重要的绿色工程金属结构材料”，有望在汽车、电子、电器、航天航空领域获得广泛应用。

低强度是制约镁合金推广应用的关键。普通镁合金(目前商用高强镁合金材料Mg-Zn-Zr合金，其典型的合金牌号如ZK60，该合金抗拉强度只有340MPa)的绝对强度为100-350Mpa，远低于钢的1000Mpa和铝合金的600Mpa，严重影响镁合金的使用范围。为此，众多材料工作者纷纷展开研究以期获得抗拉强度超过400MPa、延伸率超过5％的镁合金材料；张丁非等人研制的高含锌量的镁-锌-锰系镁合金(申请号：200710078329.X)虽然具有较高的延伸率(≥10％)，但抗拉强度仍然较低(≤360MPa)；Y.Kawamura等在材料学报-第42卷第7期第1172～1176页上发表的文章“Rapidly solidified powder metallurgy Mg₉₇Zn₁Y₂alloys with excellenttensile yield strength above600MPa”中公开了一种采用快速冷却和粉末冶金(RS P/M)技术制备的Mg₉₇Zn₁Y₂镁合金，该镁合金虽然强度高达610MPa，但是延伸率仍然不高(约为5％)，且该合金的制备方法复杂，无法在实际生产中应用。

为此，有必要研发一种通过简单工艺即可获得的高强度高塑性新型镁合金。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种同时具有一种高强度和高塑性镁合金。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强度高塑性镁合金，按质量计由以下组分组成：Ni：3.0～4.5％；Y：4.0～5.0％；Zr：0.01～0.1％；不可避免杂质≤0.15％；其余为镁。

优选的，所述镁合金按质量计由以下组分组成：Ni：3.9～4.15％；Y：4.6～4.85％；Zr：0.02～0.06％；不可避免杂质≤0.15％；其余为镁。

进一步，所述镁合金按质量计由以下组分组成：Ni：4.03％；Y：4.74％：Zr：0.03％；不可避免杂质≤0.15％。

进一步，所述不可避免的杂质中Al、Si、Cu、Fe单个含量≤0.04％，总量≤0.10％。

进一步，所述镁合金抗拉强度≥400MPa，延伸率≥5％。

进一步，所述镁合金屈服强度≥300MPa，延伸率≥7.8％。

本发明的有益效果在于：

本发明高强度高塑性镁合金同时向镁基体中加入Y和Ni元素，在合金冶炼成型过程，Y、Ni与Mg形成Mg₂Ni和Mg₁₂YNi相。Mg₁₂YNi相为长周期堆垛结构(LPSO)，在挤压态合金中呈块状均匀分布于镁基体中，而Mg₂Ni在挤压态合金中呈细小颗粒状弥散分布于镁基体中，这两种合金相通过第二相强化机理提高合金强度。Mg₁₂YNi相在铸态合金中以长棒状形态分布于镁基体中，经过挤压处理，Mg₁₂YNi相发生扭折，部分扭折角度甚至达到小于45°的程度(见图2)，显示出极高的塑性，因此Mg₁₂YNi相在提高合金强度的同时，对合金塑性的降低并不明显，使得本发明合金具有高强度和高塑性。本发明进一步向合金中加入适量的Zr元素，并通过控制冶炼、成型工艺使锆以单质形式弥散分布在基体中，起到细化晶粒的作用。Y、Ni的含量超出本发明合金范围，Mg₁₂YNi相逐渐减少至消失，合金的强度和塑性也随之降低。Al、Si、Cu、Fe杂质的含量过高，合金的耐腐蚀性能降低，影响合金的使用。

附图说明

图1是为实施例1、2所得合金的X-射线衍射谱；

图2是实施例2铸态合金的微观组织金相照片；

图3是实施例2挤压态合金的微观组织金相照片。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。