[发明专利]一种Mg-Al-Ca-Ce系镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Mg‑Al‑Ca‑Ce系镁合金及其制备方法，按质量计由以下组分组成：Al：2.0～6.0％；Ca：1.0～4.0％；Ce：0.2～2.0％；其余为镁和不可避免杂质。采用工业纯镁锭、工业纯Al、Mg‑Ce中间合金为原材料，通过熔炼和挤压成型获得所述镁合金。本发明镁合金挤压态条件下可获得极为细小的晶粒以及弥散的第二相，抗拉屈服强度可达300MPa，抗压屈服强度260MPa，屈服强度拉压比超过85％，拉压不对称性低，并且延伸率较高，达到14％以上，挤压变形性能优异，是一种综合力学性能优良的变形镁合金。

技术领域

本发明涉及镁合金领域，具体为一种高强度和高拉压对称性的Mg-Al-Ca-Ce系镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有质量轻、比强度和比刚度高，以及良好的铸造性能、电磁屏蔽和减震性能等特点，成为当今工业产品应用中增长速率最快的金属材料。在航空航天、汽车、电子产品、国防军事等领域具有重要应用价值和广阔应用前景。与铸造镁合金相比，经过挤压、锻造、轧制等塑性成形方法加工的变形镁合金具有更高的强度、更好的延展性，可以满足更多样化结构件的需求。然而，由于镁合金具有密排六方结构，挤压或轧制过程中很容易形成强基面织构，导致镁合金成形性和塑性差，并表现出力学性能各向异性和拉压屈服不对称性，这已成为阻碍变形镁合金大规模应用的瓶颈问题。

目前应用最多的商用变形镁合金系主要有AZ、AM、ZK系。AZ和AM系合金，价格便宜，但绝对强度和屈强比均较低，应用受到限制；ZK系合金如ZK60，挤压后屈服强度介于 240～250MPa，抗拉强度达到325～340MPa，延伸率介于10～12％，但一般具有较强的变形织构，合金拉压对称性较低。有研究表明，稀土元素Ce的添加，可激发非基面滑移，从而达到弱化变形织构并提高合金性能的目的，然而，仅仅通过添加稀土元素来弱化织构时，如要得到显著效果，所需的稀土含量往往比较高，因而大大增加了合金的成本。鉴于此，亟待开发一种廉价的，且强度高，拉压不对称性低，并具有高的延伸率、优异的挤压变形性能的综合力学性能优良的变形镁合金。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供高强度和高拉压对称性的Mg-Al-Ca-Ce系镁合金及其制备方法。本发明在合金冶炼及铸造的过程中加入微量的稀土元素Ce，并结合Al、 Ca两种合金元素，在低成本的同时，既提高了合金的拉压对称性，又保证了高的强度以及较好的塑性，该合金是一种综合性能良好的新型变形镁合金。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种高强度和高拉压对称性的Mg-Al-Ca-Ce系镁合金，所述镁合金按质量计由以下组分组成：Al：2.0～6.0％；Ca：1.0～4.0％；Ce：0.2～2.0％；其余为Mg和不可避免杂质，所述不可避免杂质元素含量低于1.0wt％。

优选地，上述所述镁合金，按质量计由以下组分组成：Al：2.0～5.0％；Ca：2.0～3.5％； Ce：0.2～1.5％；其余为Mg和不可避免杂质，所述不可避免杂质元素含量低于1.0wt％。

进一步优选地，上述所述镁合金，按质量计由以下组分组成：Al：2.5～4.5％；Ca：2.5～ 3.5％；Ce：0.4～1.0％；其余为Mg和不可避免杂质，所述不可避免杂质元素含量低于1.0wt％。