[发明专利]一种低锂高塑性高强度镁锂合金及其板材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种低锂高塑性高强度镁锂合金及其板材的制备方法。

背景技术

镁锂合金是最轻的金属结构材料，其密度比普通镁合金还小20-30%，具有良好的导热性能、减震性能以及电磁屏蔽性能，同时其还具有可回收的特点。在对重量敏感的航空航天、武器装备、交通运输以及3C产业等领域，具有巨大的应用潜力。其中发展最快的是电子信息和仪器仪表行业，在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑，镁锂合金是厂家最佳选择，另外，镁锂合金外壳可使产品更豪华、美观、轻便。

文献研究结果表明，一方面，现有牌号镁锂合金，如LA141、LA91等，由于锂含量较高，合金材料的强度严重不足，同时其耐腐蚀性能较差；另一方面，一些发明专利中提出了锂含量较低的镁锂合金材料，如 CN201310177285.1（ 一种高强度镁锂合金及其制备方法）、CN200710144339.9（ 一种高强度的镁锂合金），这些合金材料强度较高，但含有较多含量的稀土元素，不仅增加了材料的成本，而且不利于材料的成型加工。

通过对现有技术的文献检索发现，涉及镁锂合金材料并提供板材制备方法的文献很少，有较多的涉及镁合金薄板制备方法的专利，如专利CN101579877A、专利CN102304654A、专利CN101653878A，这三个专利都讲述了一种镁合金薄板的制造方法，基本上包括铸造、轧制等过程。而对于镁锂合金，由于Li的加入，使得镁锂合金具有与普通镁合金截然不同的物理化学性质，如镁锂合金的燃点更低，其表面抗氧化性更弱，这就决定了在制备镁锂合金板材时，需要采用不同于普通镁合金的方法。发明专利CN201310238075.9（一种稀土镁锂合金板材及其制备方法），提供了一种稀土镁锂合金，其锂含量较高，而且含有稀土，特别是Sc和Y，大大增加了材料成本；而其提供的板材制备方法是以热轧变形，不利于控制板材表面质量和板型，而且由于锂含量较高，板材的耐腐蚀性能较差。

目前为止，镁锂合金材料存在高强度与高塑性不能兼顾，并且成本较高的问题，还没有一种具有低成本、高塑高强的镁锂合金，特别是可以进行冷轧变形的镁锂合金。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种低锂高塑性高强度镁锂合金，通过锂的加入，改变镁的密排六方晶体结构，具有较高的塑性，能够进行冷轧变形；本发明还提供了一种切实可行的镁锂合金板材的制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种低锂高塑性高强度镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：锂（Li）：4-7%，铝（Al）：2-6%，锌（Zn）：0.5-3%，锰（Mn）：0.2-1%，稀土（rare earth，RE）：0.1-1%，钛和硼（Ti+B）：0-0.05%，余量为镁（Mg）和不可避免的杂质元素，且杂质元素总含量小于0.3%，所述稀土是单一稀土元素或多种稀土元素混合。

上述低锂高塑性高强度镁锂合金板材的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照合金中各组分的质量百分比进行配料，将所配原料于760-820℃氩气气氛下熔炼，得到金属液；

（2）将步骤（1）所得金属液于710-730℃静置10-20 min后，浇铸成型，得到铸锭；

（3）将步骤（2）所得铸锭于200-300℃氩气气氛下保温12-24 h，得到经均匀化处理的铸锭；

（4）将步骤（3）所得经均匀化处理的铸锭车削加工，去掉表面氧化皮，然后经挤压开坯及冷轧、或直接温轧，得到板坯，轧制时控制每道次的压下量为8-35%；

（5）将步骤（4）所得板坯根据板材使用要求，进行退火热处理，即得。

优选地，步骤（4）中所述挤压开坯使用挤压机，铸锭预热温度为200-300℃，挤压机的挤压筒温度为200-260℃。

优选地，步骤（5）中退火热处理的退火温度为150-300℃、保温时间为30-120min。

优选地，步骤（4）采用经挤压开坯后冷轧时，轧制每道次的压下量为8-20%。

优选地，步骤（4）采用直接温轧时，轧制温度为150-250℃，轧制每道次的压下量为8-20%。

本发明的有益效果是：

1．本发明涉及的镁锂合金材料，锂含量较低，具有低成本的特点，同时合金具有较高的抗拉强度；锰元素的加入提高了镁锂合金材料的耐腐蚀性能，锂元素的添加改变镁的密排六方晶体结构，稀土以及钛硼能进一步细化晶粒，提高材料塑性变形能力；