[发明专利]一种低成本耐热镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体是涉及一种低成本耐热镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、电磁屏蔽效果好等优点，在汽车、摩托车、电子信息、轨道交通、航空航天等领域具有很大的应用潜力。但目前大多数镁合金的绝对强度仍然较低，这就限制了镁合金在众多受力结构件上的应用。特别是当使用温度或者环境温度升高时，镁合金的强度会大幅度下降，又极大地限制了镁合金在发动机缸体、自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳等发动机和传动系统结构件上的应用。

稀土是提高镁合金耐热性能的有效合金元素，在已开发的耐热镁合金中，如EQ21、QE22、WE43、WE54 等通常都含有大量的稀土元素和稀贵金属，如EQ21合金含1.3～3.0％的稀土、1.3～1.7％的银、0.4～1.0％的锆，导致该合金的生产成本是AZ91D镁合金的4倍以上。再如WE43合金含2.4～4.4％的稀土、3.7～4.3％的钇、0.4～1.0％的锆，导致该合金的生产成本是AZ91D镁合金的2倍以上。正是由于这些耐热镁合金含有大量的稀土元素和稀贵金属，导致生产成本较高，极大的限制了这些耐热镁合金的应用。因此，开发新型的低成本耐热镁合金对于推动镁合金的应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种强度高、耐热性能好、生产成本低的低成本耐热镁合金及其制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的低成本耐热镁合金，其特点是由以下成分及质量百分比组成：Gd 1.5～2.5%，Y 0.5～1.5%，Al 0.5～1.0%，Zr 0.025～0.05%，C 0.0025～0.005%，B 0.0025～0.005%，Si ≤0.1%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.3%。

优选的，本发明所述的低成本耐热镁合金，由以下成分及质量百分比组成：Gd 2.0%，Y 1.2%，Al 0.8%，Zr 0.04%，C 0.004%，B 0.004%，Si ≤0.1%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.3%。

本发明所述的低成本耐热镁合金的制备方法，其特点是包括以下步骤：

第一步：选用工业镁锭、Mg-20Gd合金、Mg-20Y合金和Al-5Zr-0.5C-0.5B合金为原材料；

第二步：在气体保护和700～760℃条件下加热熔化工业镁锭，然后加入占原材料总重量为7.5～12.5%的Mg-20Gd合金和2.5～7.5%的Mg-20Y合金，搅拌熔化成镁合金液；

第三步：对镁合金液进行精炼除气除杂，再加入占原材料总重量为0.5～1%的Al-5Zr-0.5C-0.5B合金，搅拌使镁合金液的成分均匀；

第四步：在680～740℃条件下将镁合金液铸造成镁合金，得到低成本耐热镁合金。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明低成本耐热镁合金的室温抗拉强度大于350MPa，200℃的高温抗拉强度大于280MPa，300℃的高温抗拉强度大于200MPa，具有强度高、耐热性能好的优点，适合于制造发动机缸体、自动变速箱、曲轴箱、齿轮室盖、油底壳等发动机和传动系统结构件。另外，相比于现有的EQ21、QE22、WE43、WE54 等耐热镁合金，本发明低成本耐热镁合金具有更高的室温和高温强度，并且含有更少的稀土元素Gd和Y，因此生产成本大幅度降低，有利于耐热镁合金的推广应用，具有广阔的市场应用前景。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明作进一步的详细说明。

本发明所述的低成本耐热镁合金，由以下成分及质量百分比组成：Gd 1.5～2.5%，Y 0.5～1.5%，Al 0.5～1.0%，Zr 0.025～0.05%，C 0.0025～0.005%，B 0.0025～0.005%，Si ≤0.1%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.3%。

优选的，所述低成本耐热镁合金的成分及质量百分比组成为：Gd 2.0%，Y 1.2%，Al 0.8%，Zr 0.04%，C 0.004%，B 0.004%，Si ≤0.1%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.3%。