[发明专利]一种高强塑性低稀土含量镁合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强塑性低稀土含量镁合金材料，由以下质量百分含量的组分组成：铝：7.42～8.55％，锡：1.57～2.23％，锌：0.90～1.38％，钇：0.42～1.53％，余量为镁。在合金中均匀分布的多种第二相和均匀细小的显微组织、较弱的基面织构，使合金具有高强度和高塑性。本发明还公开一种高强塑性低稀土含量镁合金材料的制备方法，使制备的镁合金组织中均匀分布有纳米、微米级第二相和相对较细的晶粒尺寸，显著改善了镁合金的力学性能。

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，更具体的是，本发明涉及一种高强塑性低稀土含量镁合金材料及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的工程结构金属材料，具有比强度高、比刚度高、电磁屏蔽能力强、阻尼减震性好、导电导热性好及良好的再回收性等优点，在汽车、航空、航天、通讯等领域轻量化、节能、环保等诸方面得到日益广泛的应用。但是镁合金是密排六方结构，在室温下滑移系少，不能满足多晶体塑性变形对滑移系数目的要求，所以室温下镁合金的塑性变形能力较差。少量稀土元素的添加可以使镁合金铸造组织晶粒得到明显细化，但是镁合金铸造组织中含有较多的组织缺陷如：缩松、缩孔和夹杂物，导致其力学性能较差。通过挤压、锻造、轧制后的变形镁合金与铸造镁合金相比组织更加致密均匀；而且少量稀土元素的添加可以促进热变形过程中的动态再结晶、激活非基面滑移，进而细化晶粒尺寸、弱化基面织构，使镁合金塑性得到提高。目前的高含量稀土镁合金虽然能够改善合金的力学性能，但能同时提高合金强度和塑性的技术工艺并不多见。

申请公布号CN104975214A的中国发明专利公开了一种高塑性镁合金及其制备方法，运用传统的挤压工艺，挤压后合金的最高延伸率为29.1％，但其室温抗拉强度仅为231MPa，而且稀土元素钇的添加量超过了5％，生产成本较高。申请号为CN105349862A的中国发明专利公开了高强韧稀土镁合金材料及制备方法，其中稀土元素钇的含量在3.0％-12.4％之间,采用铸造-预时效-热轧-时效制备出了抗拉强度为380MPa的高稀土镁合金材料，但延伸率仅为10％。这些公开的发明专利通过高含量稀土元素的添加，虽然能够改善镁合金的力学性能，但却很难同时提高合金的强度和塑性。此外，高稀土含量镁合金成本高、制备工艺繁杂耗能，不适合大规模化工业生产。因而，亟需探索和开发低成本、生产工艺简单的高强塑性低稀土含量镁合金。

发明内容

本发明设计开发了一种高强塑性低稀土含量镁合金材料，合金中均匀分布的多种第二相和均匀细小的显微组织、较弱的基面织构，具有高强度和高塑性。

本发明还设计开发了一种高强塑性低稀土含量镁合金材料的制备方法，使制备的镁合金组织中均匀分布有纳米、微米级第二相和相对较细的晶粒尺寸，显著改善了镁合金的力学性能。

本发明提供的技术方案为：

一种高强塑性低稀土含量镁合金材料，由以下质量百分含量的组分组成：铝：7.42～8.55％，锡：1.57～2.23％，锌：0.90～1.38％，钇：0.42～1.53％，余量为镁。

优选的是，所述稀土元素钇的质量分数为0.42％，0.78％，1.06％或1.53％。

一种高强塑性低稀土含量镁合金材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将预热的镁锭在SF₆和CO₂混合气体下升温至680～730℃完全融化；并在660～720℃下加入预热的镁和钇中间合金以及纯铝、锡和锌得到镁合金熔融液；继续升温至680～730℃，保温10～40min后浇铸，并冷却得到镁合金铸锭；

步骤2：将所述镁合金铸锭在310～420℃下进行阶梯式固溶处理；

步骤3：将固溶处理后的镁合金铸锭在380～430℃下预热1～3h，并在400～440℃下进行热挤压，挤压速率为0.6～0.8m/min，挤压后空冷至室温。