[发明专利]一种高轧制成形能力镁‑稀土合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及的是一种镁基合金及其制备方法，具体涉及一种高轧制成形能力镁-稀土合金及其制备方法。

背景技术

稀土元素由于具有独特的核外电子排布，在冶金、材料领域中有独特的作用，具有净化合金溶液、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性能等功能。因此，镁-稀土合金具有镁合金的固有优点，如密度小、比强度高、具有金属光泽等，同时又具有耐热强度高、蠕变性能优良的新特点。

由于稀土相的增强作用，镁-稀土合金在室温及高温下均表现出优异的力学性能而备受青睐。然而，正是由于镁-稀土合金的高强性能，反而使其变形能力很差，多数仅能通过挤压的方法进行变形加工。一般而言，在Mg-Zn-RE合金体系中有三种三元平衡相，即W相(Mg₃Zn₃RE₂,立方结构)、I相(Mg₃Zn₆RE,二十面体准晶结构)以及X相(Mg₁₂ZnRE,长周期堆垛结构)[Materials&Design 87(2015)245-255,Journal of Alloys and Compounds 426(2006)155-161]。在这三种相中，I和X两种相被认为是有效增强相而受到较多关注[Materials Science and Engineering:A 373(2004)320-327,Scripta Materialia 53(2005)799-803]。然而，由于与基体之间较弱的结合力[Materials Science and Engineering:A 373(2004)320-327]及在拉伸过程中的断裂倾向[Journal of Alloys and Compounds 432(2007)129-134]，通常认为W相是一种破坏相而非有益相。Mg-Zn-RE合金中W、I和X三种相的形成取决于Zn(wt.％)/RE(wt.％)比值：当Zn(wt.％)/RE(wt.％)大于4.38时，只有I相生成；当Zn(wt.％)/RE(wt.％)位于1.10和4.38之间时，同时生成I相和W相；当Zn(wt.％)/RE(wt.％)小于1.10时只有W相生成；而当Zn(wt.％)/RE(wt.％)相当小时则会出现X相[Journal of Alloys and Compounds 426(2006)155-161]。这些金属间化合物沉淀在晶界处抑制晶界滑移，从而提高合金的室温、高温力学性能。但是这种强化合金的方式势必会降低合金的延伸率，影响合金的热加工成形性能，特别是含W相的镁-稀土合金的轧制成形能力。

Mg-Gd-Y系镁合金具有优异的力学性能，但是由于其成本较高，不利于普遍应用。所以，在保证一定力学性能的前提下，降低合金中稀土元素的含量，研制一些新型合金成为Mg-RE系合金重点发展的方向之一。

发明内容

本发明的目的是在降低镁-稀土合金材料成本的同时，提供一种高轧制成形能力镁-稀土合金及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种高轧制成形能力镁-稀土合金，该高轧制成形能力镁-稀土合金以商业纯Mg、商业纯Zn、商业纯Al、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金为原料，原料熔化后进行搅拌、精炼、扒渣，保温静置后降温，浇注成型得到具有高轧制成形能力镁-稀土合金；所述的镁-稀土合金中各元素质量百分含量分别为Gd：4.8-5.2％，Y：2.3-2.8％，Zn：1.9-2.3％，Al：0.8-1.2％，不可避免的Fe、Cu、Ni、Si杂质总量小于0.03％，余量为Mg。

上述高轧制成形能力镁-稀土合金的制备方法，具体包括以下步骤：

以商业纯Mg、商业纯Zn、商业纯Al、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金为原料；按照产品的质量百分含量为Gd：4.8-5.2％，Y：2.3-2.8％，Zn：1.9-2.3％，Al：0.8-1.2％，不可避免的Fe、Cu、Ni、Si杂质总量小于0.03％，余量为Mg的配比将原料混合；合金元素熔化后进行熔炼、搅拌、扒渣，保温静置后降温，浇注成型得到镁合金铸坯或镁合金铸锭；所得镁合金铸坯或镁合金铸锭经过匀质化处理后，在轧机上热轧制成形，得到高轧制成形能力镁-稀土合金；