[发明专利]一种含Sm的Mg‑Al‑Zn系耐热镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于金属材料及冶金技术领域，具体的说是一种含Sm的Mg-Al-Zn系耐热镁合金及其制备方法。

背景技术

    镁及镁合金作为工程应用中最轻的金属结构材料，具有低的密度、高的比强度和比刚度、优异的阻尼减震性能以及良好的散热性，在许多领域应用都有十分显著的优势，特别是在航空、航天和汽车、摩托车、高速轻轨列车方面具有难以替代的优势。目前商用镁合金基本上可以分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。在铸造镁合金中AZ系由于具有低廉的价格和良好的铸造工艺而应用最为广泛，主要有AZ91系列和AM60/50系列，但是两种合金的耐热性能都较差，当环境温度超过120℃后，镁合金的强度会陡然下降，限制了其在许多工业设备和产品上的应用。为了扩大镁合金的应用范围和领域，科研工作对现有的镁合金进行了大量探索研究，利用合金化提高镁合金的室温和高温力学性能是重要的手段，所用的合金化元素主要有稀土元素和碱土元素以及铝、锌、锡等其他元素，相继开发出一系列耐热镁合金，但是这些合金的成分中都含有较高比例的贵重元素，致使合金成本较高，因此继续研发耐高温性更加优良的镁合金。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高的室温和高温抗拉强度、显微组织均匀、且成本较低的含Sm的Mg-Al-Zn系耐热镁合金及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种含Sm的Mg-Al-Zn系耐热镁合金，各组分及其重量百分数为：Al 为2～11%，Zn为1.5～3%，Sm为1.8～4%，Ag为0.2～1.8%，Ca为0.1～1.9%，Sr为0.1～0.7%，Sn为0.1～0.9%，Ti为0.1～0.5%，余量为Mg；

一种含Sm的Mg-Al-Zn系耐热镁合金，各组分及其重量百分数为：Al为4.79%，Zn为2.97%，Sm为2.84%，Ag为0.92%，Ca为0.28%，Sr为0.32%，Sn为0.25%，Ti为0.19%，余量为Mg；

一种含Sm的Mg-Al-Zn系耐热镁合金，各组分及其重量百分数为：Al为6.12%，Zn为2.55%，Sm为3.61%，Ag为 0.92%，Ca为0.84%，Sr为0.56%，Sn为0.39%，Ti为0.22%，余量为Mg；

一种含Sm的Mg-Al-Zn系耐热镁合金，各组分及其重量百分数为：Al为10.39%，Zn为1.87%，Sm为2.84%，Ag为 0.77%，Ca为1.14%，Sr为0.61%，Sn为0.14%，Ti 为0.14%，余量为Mg。

一种如上所述的耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：

1）按照上述重量百分数称取纯镁锭、纯铝锭、纯锌粒、纯锡粒、纯银锭、Mg-Sm中间合金、Mg-Sr中间合金、Mg-Ca中间合金和Al-Ti中间合金，备用；

2）将步骤1）称取的纯镁锭、纯铝锭、纯锌粒、纯锡粒、纯银锭、Mg-Sm中间合金、Mg-Sr中间合金、Mg-Ca中间合金和Al-Ti中间合金分别于180~200℃条件下干燥预热2h，备用；

3）将步骤2）预热后的纯镁锭、纯铝锭、纯锌粒、纯锡粒和纯银锭在CO₂+SF₆混合气体保护下熔化，加热至700~720℃时添加Mg-Sm中间合金、Mg-Ca中间合金、Al-Ti中间合金和Mg-Sr中间合金，保温7~15min，待到合金全部熔化后去除表面浮渣，将温度升至730~740℃后停止升温，然后搅拌均匀，再降温至690~700℃，静置4~8 min，然后将合金液浇注至预热温度为250~300℃的金属型模具中，自然冷却，得到铸态合金；

4）将步骤3）所得铸态合金进行热处理，所述热处理是对铸态合金依次进行固溶处理和时效处理，固溶处理温度为430~440℃，处理时间为15~20小时，然后用80~100℃的水淬火至室温；时效处理温度为220~260℃，处理时间为16~24小时，然后空气中冷却至室温，其中固溶处理在氧化镁粉末覆盖下进行。

本发明的有益效果：

本发明通过引入适量稀土元素Sm、碱土元素Ca和Sr以及其他元素Ag、Sn、Ti，通过多组元微合金化的方法对合金进行改性，并将得到的铸态合金进行热处理，本发明所制备的Mg-Al-Zn系合金具有较高的室温和高温抗拉强度，塑性也得到了较大改善，且显微组织均匀；本发明提供的镁合金成本较低，熔炼及热处理工艺简单。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

实施例1