[发明专利]具备优异铸造性能和高强度的单相α镁锂合金

说明书

本发明公开了具备优异铸造性能和高强度的单相α镁锂合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Li:3.0‑4.0wt.%,Ge:0.4‑0.8wt.%,Bi:1.0‑1.6wt.%,Cu:0.4‑0.8wt.%，Sc:0.2‑0.3wt.%,Si:0.4‑0.5wt.%,Al:0.1‑0.2wt.%,Gd:0.2‑0.3wt.%,余量为镁。该压铸用镁锂合金具有传统镁锂合金不具备的高导热性能。使得合金在发热量大，且需要器件轻量化的场合有了进一步的具体应用，便于工业化大规模应用。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种镁锂合金。

背景技术

镁锂合金是通过在金属镁中添加锂和其它少量合金元素形成的新型合金。理论上，镁和锂的密度分别为1.73和0.53g/cm3。根据合金成分的不同，镁锂合金的密度可以设计在0.97-1.3g/cm3范围内变化。最轻的可以漂在水上，成为水上漂浮的合金。镁锂合金是镁合金发展的一个突破点，处于镁合金研究和产业化的前沿，被称为未来最为绿色环保的革命性金属材料。根据锂含量和组织不同，镁锂合金可分为三类：含锂量低于5.5wt.%的合金，其组织为锂溶于hcp镁中的固溶体(α相)；含锂量大于10.2 wt.%的合金，其组织为均匀的bcc固溶体(β相)；含锂量介于5.5-10.2 wt.%的合金，其组织为α+β相。

镁锂合金材料具有低密度、高比强度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料。可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其它铝合金材料，在航空、航天、军工、民用等领域具有广泛的应用前景。镁锂合金的另一特点是有良好的塑性加工成形性能，可进行冷加工。此外，镁锂合金还具有各向异性不明显和冲击韧性好等优点，并能抗击高能粒子穿透。近几年，镁锂合金研究和产业化的进展十分显著。镁锂合金已进入汽车制造领域，运用于方向盘、仪表盘等。此外，如通讯基站、散热片、照相机三脚架等，用镁锂合金制造能减轻很多重量。在笔记本液晶屏幕框架、背面壳体、键盘框壳等零件上使用镁锂合金，可以在不减少零部件的强度下，减轻整体重量。由于镁锂合金良好的冷加工性能，可以实现室温冲压成型，减少加工程序，提高效率，保证精度。镁锂合金是制造轻量化零部件的最佳材料，未来的应用会越来越广泛。可以预计，便携性、轻量化、环保型的镁锂合金产品将进入人们的生活，是笔记本电脑、手机及数码相机等实现轻量化的电子产品不可缺少的材料。

国际上通过合金化技术，凝固方式以及制备相关复合材料等手段不断深入提高合金的综合性能和加工技术，使得合金的生产成本不断降低和相关性能持续提高。但是，现有的镁锂合金铸造性能和力学性能还不够。严重地制约了该类合金在航空航天，电子，军工上的进一步应用。进一步提高镁锂合金的铸造性能和力学性能，是增加镁合金相关产业化进行良性循环的快速轨道。

人们不断追求合金成本，材料性能和加工性能的最佳组合的来满足日益提升的要求。目前，在欧美、日本等发达国家已经通过几十年的努力对镁锂合金材料进行了多方位的创新。我国所需要的高端镁锂合金也多从德国，瑞典等发达国家进口。开发具备特殊性能镁锂合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成镁锂基复合材料。随着我国工业的快速发展，开发新型压铸用高强度的镁锂合金已成为必然。

镁锂合金最大的特点是在冶炼过程中熔体容易氧化烧，生成疏松的氧化膜和氮化膜。这种不致密的熔体表面化合物膜不能阻止氧气和氮气向熔体表面的扩散，导致了锂在合金熔体在熔炼过程中的不断氧化和消耗。因此，镁锂合金的冶炼中一般采用氩气保护的方法来进行合金制备。该方法不同程度地存在着成本偏高，铸件易产生熔剂夹杂、设备复杂等缺点。因此使镁锂合金的研制、开发与应用受到了限制。因而在急需大规模使用镁锂合金的工业和国防领域，一直存在着现有产量少，工艺繁琐，成本高等急需克服的现状。