[发明专利]一种镁铝锌铈钇合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁铝锌铈钇合金及其制备方法和应用，具体涉及一种耐磨镁铝锌铈钇合金、该镁铝锌铈钇合金堆焊焊丝及其制备方法，属于金属材料技术及冶金技术领域。

背景技术

镁及镁合金作为目前最轻的工程结构材料之一，密度约为铝的2/3、钢的1/4。具有较好的减震性、电磁屏蔽性，同时还具有良好的导电性、生物相容性等优点。这些特点使其在汽车、电子、国防和医疗等领域有着广泛的应用前景。作为高性能结构材料，镁合金构件不可避免的需要进行堆焊焊接。堆焊是在工件的边缘或表面熔覆一层具有耐磨或耐蚀等性能的金属层的焊接工艺，对于提高零件的性能和使用寿命有着重要的作用，降低了生产成本，目前越来越广泛地应用于零件的制造或表面快速修复等领域。

Mg-Al-Zn系镁合金是目前商业化应用最广泛的变形镁合金，它具有较好的强度及延伸率。随着镁合金加工技术的不断发展，Mg-Al-Zn系镁合金在自行车、汽车零部件、3C产品外壳等领域前景看好，因此，工程上对于适用于Mg-Al-Zn系镁合金的焊丝材料的需求十分迫切。而且，由于镁合金产品的使用环境越来越复杂，其对焊接质量的要求也在逐步提高，尤其对堆焊层耐磨性提出了较高的要求。目前国内Mg-Al-Zn系镁合金表面的堆焊主要使用与母材化学成分相同的焊丝，在焊接过程中存在合金元素氧化挥发严重、堆焊层耐磨性差等问题。

此外，由于镁合金为密排六方结构，常温下参与变形的滑移系较少，冷变形能力较差，塑性加工成型困难，很难实现大批量工业生产。一般镁合金焊丝拉拔工艺需多道次小变形量连续拉丝，拉拔速度较慢，单道次变形量仅为10％左右，且需要进行多次中间退火，从而导致拉拔工艺复杂，生产效率低，容易发生断丝。申请号为200320128716.7的中国专利提出了一种镁合金丝拉拔方法，利用挤压工艺制备直径大于2mm的较粗镁合金丝，在拉拔镁合金丝过程中加热拔丝模，通过拔丝模将热量传递给镁合金丝，增大其塑性，以实现拉拔镁合金丝。该技术的特点是对模具要求不高，镁合金丝表面质量好，设备简单。但在该技术中模具长期处于高温状态，会严重影响模具的使用寿命，此外，该技术通过拉丝模具对镁合金丝加热的方式效率较低，当拉拔速度较快时无法对镁合金丝进行有效的加热。因此，优化焊丝生产方法，提高焊丝的拉拔生产效率，对镁合金结构材料的发展有重要意义。申请号为201010172787.1的中国专利本发明介绍了一种镁合金丝的电磁拉拔方法及装置，包括使用一定孔径的拔丝模具以及收卷和放卷装置，在拔丝模具进丝端外侧设置中、高频电磁场发生器，在拔丝过程中，控制电磁场强度和功率及镁合金丝的移动速度，使镁合金丝粗线坯在温度250～500℃下以一定的速度通过拔丝模具，得到镁合金丝细丝。该技术具有镁合金丝在中、高频电磁场作用下塑性变形能力大幅提高，拉拔力小，镁合金丝粗线坯加热速度快，得到的镁合金丝的表面质量和力学性能优异等优点。但是该技术设备较复杂，需要配备中、高频电磁场发生器等装置，拉拔过程中还需要不断通入保护气体，生产成本较高。此外，由于电磁感应的方式加热速度极快，需要灵敏的温度反馈装置，普通的测温方式如霍尔元件测温、热电偶测温难以满足其要求。

发明内容

本发明的目的在于通过新的配方设计而提供一种适用于Mg-Al-Zn系镁合金表面堆焊用焊丝材料及其制备方法，以提高堆焊层的耐磨性能，降低焊丝的生产难度，同时降低生产成本

一种镁铝锌铈钇合金，所述镁铝锌铈钇合金化学成分按质量百分比为：Al5.52～6.55％，Zn 0.43～1.52％，Mn 0.32～0.65％，Ce 1.01～2.54％，Y 0.24～2.07％，余量为Mg。

本发明所述镁铝锌铈钇合金为Mg-9Al-1Zn-Ce-Y镁合金，其是以现有的AZ61镁合金为基础，加入Ce和Y作为合金化组元，其化学成分按质量百分比：Al5.52～6.55％，Zn0.43～1.52％，Mn0.32～0.65％，Ce1.01～2.54％，Y0.24～2.07％，余量为Mg。

本发明的另一目的是提供以上述镁铝锌铈钇合金为材质的堆焊焊丝，所述堆焊焊丝化学成分按质量百分比为：Al 5.52～6.55％，Zn 0.43～1.52％，Mn 0.32～0.65％，Ce1.01～2.54％，Y 0.24～2.07％，余量为Mg。

进一步地，所述焊丝的直径为1.5～3.0mm。

进一步地，本发明提供上述镁铝锌铈钇合金堆焊焊丝的制备方法。