[发明专利]一种高性能Mg-Y-Mn-Gd变形镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及镁合金领域，具体为一种Mg‑Y‑Mn‑Gd系镁合金及其制备方法。该镁合金由Y、Mn、Gd、Mg元素组成，各组份质量百分含量为：Y：8.0～12.0%；Mn：0.3～0.5%；Gd：0.2～0.4%；其余为镁和不可避免杂质。该制备方法采用工业纯镁锭、Mg‑Y中间合金、Mg‑Mn中间合金和Mg‑Gd中间合金为原材料，上述原材料经过合金的熔炼与浇铸、合金的挤压加工以及挤压材的双级时效热处理后获得所述镁合金。本发明镁合金具有良好的挤压性能和成形性能，在挤压态条件下可获得优良的塑性，时效处理后可获得高强度；本发明制备工艺简单、制备成本低，制备的变形镁合金兼具高强度、高塑性，解决了现有技术中不含稀镁合金力学性能较低或者含大量重稀土镁合金成本较高、密度较大的问题。

技术领域

本发明涉及镁合金领域，特别是涉及一种高性能Mg-Y-Mn-Gd系变形镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有质轻、减震、电磁屏蔽性能好、切削加工性优良等优点，在航空航天、电子产品、汽车等行业具有重要应用价值和广泛应用前景。然而，镁合金为典型密排六方结构，室温变形时只有单一的基面滑移系，导致镁合金的变形能力较差，严重限制了镁合金的应用。目前应用最多的变形镁合金系主要有AZ、ZK、AM系，这类镁合金的强度普遍较低，力学性能达不到工业需求。因此，开发一种综合性能良好的变形镁合金具有重要意义。

近些年，随着业界对稀土元素性质的研究以及相关产品的应用与开发，将稀土元素作为重要的合金元素应用在镁合金领域日益受到重视。稀土镁合金是指含有稀土元素的镁合金，由于大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在±15％范围内，在镁中有较大固溶度，因而具有良好的固溶强化和沉淀强化的作用，可以有效改善镁合金组织和微观结构，提高镁合金力学性能。

目前稀土变形镁合金主要有以稀土为主合金元素的Mg-Gd-Y-Zn-Zr系列和以稀土元素为微合金化元素的Mg-Zn-RE系列、Mg-Al-RE系列以及Mg-Zn-Y准晶合金系列等。但是以稀土为主合金元素的Mg-Gd-Y-Zn-Zr系列中含有高成分含量的重稀土Gd元素，导致合金密度较高，严重影响了镁合金的轻量化优势，同时Gd元素成本较高，导致Mg-Gd-Y-Zn-Zr系列镁合金的制造成本普遍偏高；而对于稀土元素为微合金化元素的Mg-Zn-RE、Mg-Al-RE等系列镁合金，强度优势不明显，性能需要进一步提高；Mg-Zn-Y准晶合金系列需要采用快速凝固、粉末冶金等手段获取尺寸细小与高密度的准晶增强相，工艺复杂。

综上所述，现有技术中变形镁合金的成分设计和制备方法存在各种问题，尚缺乏有效的解决方案，因此，在不含大量重稀土元素的前提下，本领域亟需一种制备工艺简单、成本低、兼具高强度、高塑性的变形镁合金，这是变形镁合金未来发展的重要方向。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种由Mg-Y-Mn-Gd元素组成的变形镁合金及其制备方法，解决现有技术中不含稀土镁合金力学性能较低或者含大量重稀土镁合金成本较高、密度较大、制备工艺复杂的问题，所述镁合金经挤压变形后用双级时效热处理工艺进行处理，兼具高强度和高塑性，获得了优异的综合力学性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种Mg-Y-Mn-Gd系变形镁合金，合金中同时含有Y、Mn、Gd元素，各元素质量百分含量为：Y：8.0～12.0％；Mn：0.3～0.5％；Gd：0.2～0.4％；其余为镁和不可避免杂质(含量低于1.0％)。

优选的，各元素质量百分含量为：Y 9.0～11.0％；Mn 0.3～0.5％；Gd 0.2～0.4％；其余为镁和不可避免杂质。

进一步优选的，各元素质量百分含量为：Y 10.5％，Mn 0.35％，Gd 0.25％；其余为镁和不可避免杂质。