[发明专利]一种高屈服强度镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金材料技术领域，具体指一种高屈服强度镁合金，本发明还涉及上述高屈服强度镁合金的制备方法。

背景技术

1774年镁首次被人们发现，它具有高的比强度、比刚度、优良的阻尼性能以及防磁、屏蔽、散热、易切削加工、易回收等诸多优点，目前被广泛的运用于汽车、摩托车等交通工具、计算机、通讯、仪器仪表、家电、冶金、航空航天、国防军工等。然而，由于镁合金的绝对强度低，限制了它在结构材料领域的进一步应用。

屈服强度是衡量材料性能的一个重要参数，在材料拉伸变形过程中，当受力超过屈服点，就会产生永久的不可恢复的塑性变形，使工件发生永久性变形，不能继续满足使用要求，甚至出现安全隐患。因此对于机械构件材料，除了要求较高的抗拉强度，屈服强度也是一种重要的指标，屈服强度越高，意味着材料的安全强度越大，构件越安全。

授权公告号为CN103952613B的中国发明专利《一种含稀土铈与钇的高屈强比变形镁合金》(申请号：201410210886.2)披露了一种材料，该材料中，稀土元素的添加能有效的提高镁合金的屈服强度，但是，也极大的提高了镁合金的成本，限制了材料的应用。

因此，对于目前的镁合金材料及其制备方法，有待于做进一步的改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种塑性好、屈服强度高且成本低的镁合金。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种镁合金的制备方法，该方法制备的镁合金屈服强度得到有效提高，其它各项力学性能也明显上升。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高屈服强度镁合金，其特征在于：按重量百分比计，所述镁合金包括以下组分

余量的Mg。

在上述方案中，所述镁合金中的杂质含量为Fe≤0.01％，Cu≤0.01％，Ni≤0.005％；Zn/Al质量比大于4，以保证合金中不出现粗大的Φ(Mg₂₁(Al,Zn)₁₇)相。

上述高屈服强度镁合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)合金熔炼及铸造

在SF₆+CO₂气体保护下，将工业纯镁锭置于电阻坩埚炉中加热，待溶化后升温至730～750℃，打渣，然后加入工业纯锌锭，并将其压入镁熔液液面以下，待锌锭熔化后搅拌5～10min；再加入铝锭、铝锰中间合金和镁钙中间合金，熔化后搅拌均匀，静置1～2h；

调节温度到720～740℃，用精炼剂进行精炼，精炼后打渣，然后在700℃～720℃下进行半连续铸锭；

(2)均匀化热处理

将步骤(1)得到的铸锭锯切至合适尺寸，然后进行均匀化热处理；热处理完毕后用车床将铸锭外表车光待用；

(3)热挤压

将模具和步骤(2)得到的坯料预热到250～300℃，进行热挤压，挤压温度为250～300℃，挤压比≥10，挤压速度为100～200mm/min；

(4)时效处理

将挤压得到的棒材进行人工时效处理，处理完毕后即得到所述的高屈服强度镁合金。

在上述方案中，所述的铝锰中间合金为Al-25％Mn中间合金，所述的镁钙中间合金为Mg-30％Ca中间合金。

作为优选，所述均匀化热处理的温度为330℃，保温时间为12～24h，保温完毕后空冷。所述时效处理的时效温度为160℃，时效时间为24～30h。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明在镁合金中添加了锌及少量的铝，锌、铝的添加可以对镁合金提供固溶强化、析出强化作用，且本发明突出强调控制铝的添加量，这是由于本发明中控制锌/铝质量比并结合本发明的半连续铸锭制备方法，可使所得铸锭中的锌、铝元素形成均匀分布的τ(Mg₃₂(Al,Zn)₄₉)相，而不是粗大的相，使得铸锭的微观偏析减轻，初始微观组织的质量提高，为后续材料固溶与时效析出效果的提高奠定较好的基础，保证最终材料具有高的力学性能；

同时，本发明中添加的钙对镁合金晶粒和析出组织具有细化作用，从而进一步提高合金材料的塑性和屈服强度；