[发明专利]强塑性镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金技术领域，尤其涉及强塑性镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、导热导电性能好、阻尼减振、电磁屏蔽、易于加工成型、废料容易回收等优点，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有重要的应用价值，被称为21世纪“绿色工程材料”。

目前，镁合金已开发了Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Mn多种系列，为了进一步提高镁合金的强度、韧塑性和抗腐蚀性能，常采用添加合金化元素或稀土元素来生成增强相或者细化晶粒，从而提高镁合金的力学性能。国内外广泛开展提高镁合金材料强度和塑性的工作，国内已有部分高校和企业分别研制出了一些高强度的稀土镁合金。然而由于稀土元素较多导致了材料的成本较高，竞争力差。

既能够保证高强度和高塑性，又可控制低成本的镁合金有待于进一步开发。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供强塑性镁合金及其制备方法，本发明提供的镁合金，具有较高强度的同时具有优异的塑性性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种强塑性镁合金，包括质量百分含量为3％的锡和余量的镁。

优选的，还包括质量百分含量为2％的铅组分。

优选的，还包括质量百分含量为1.5％的锆组分。

本发明还提供了上述技术方案所述的强塑性镁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镁原料和锡原料混合，得到混合物；

(2)调节所述步骤(1)得到的混合物的温度至680℃后除杂；

(3)搅拌所述步骤(2)除杂的混合物后静置冷却，得到所述强塑性镁合金。

优选的，所述步骤(1)中混合时的原料还包括铅原料。

优选的，所述步骤(1)中混合时的原料还包括锆原料。

优选的，所述步骤(3)中搅拌的时间为5～10min，所述搅拌的转速为50～100r/min。

优选的，所述镁原料以镁液的形式提供，所述镁液的制备方法包括以下步骤：将镁锭在保护气氛下自300℃升温至600℃后保温10～20min，得到镁液。

优选的，所述保护气氛由包括SF₆和N₂的混合气体提供，所述SF₆和N₂的体积比为1∶100。

优选的，所述步骤(3)中冷却包括以下步骤：将所述静置后的混合物降温至660～670℃后浇注于温度为300℃的模具中冷却至室温。

本发明提供了一种强塑性镁合金，包括质量百分含量为3％的锡和余量的镁。本发明采用在镁基体中加入锡元素，同时严格限定Sn含量为镁基体质量的3％，以此得到的镁合金组织中具有鱼骨状的共晶组织(α-Mg+Mg₂Sn)、杆状的离异共晶组织Mg₂Sn和球形颗粒状的第二相Mg₂Sn，发生第二相强化，提高强度的同时塑性得到相应提高。本发明的实施例结果表明，本发明得到的镁合金抗拉强度和伸长率分别达到了123.15MPa和9.8％。

进一步的，在Mg-3Sn合金中添加Pb元素，并限定铅的含量为镁基体质量的2％，Pb元素的引入，进一步影响合金中Mg₂Sn相的析出及其形貌，Pb以固溶的形式融入到镁合金中，在凝固过程中，Sn和Pb集聚在液-固相接触处的靠近固相一侧，使得液-固界面处Sn的浓度变低，进而使得Mg₂Sn相的析出和长大减缓，从而细化了晶界处的Mg₂Sn相，提升合金的力学性能。

进一步的，通过加入与Sn位于同一主族的且熔点低、与Mg可固溶的元素Pb以及具有良好晶粒细化效果的元素Zr，实现对镁合金强度和塑性的综合提高；镁基体质量的1.5％的Zr加入Mg-3Sn-2Pb合金中，使得合金中的Mg₂Sn相沿晶界呈网状析出，显著提高镁合金合金的抗拉强度。

具体实施方式

本发明提供了一种强塑性镁合金，包括质量百分含量为3％的锡和余量的镁。

本发明采用在镁基体中加入锡元素，同时严格限定Sn的质量百分含量为3％，以此得到的镁合金组织中具有鱼骨状的共晶组织(α-Mg+Mg₂Sn)、杆状的离异共晶组织Mg₂Sn和球形颗粒状的第二相Mg₂Sn，发生第二相强化，提高强度的同时塑性得到相应提高。