[发明专利]一种耐热镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐热镁合金及其制备方法，该耐热镁合金包含或由以下含量的组分组成：Al：4～9wt％、Ca：1.6～3wt％、Y：0.6～1wt％、Mn：0.6～1wt％、不可避免杂质≤0.2％，其余为Mg。该耐热镁合金具有高温抗拉强度好，制备工艺简单，成本低等特点。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其是一种耐热镁合金材料。

背景技术

镁合金具有密度小，比强度高等优点，被广泛的应用于汽车、航空航天等领域。但是，铸造镁合金普遍存在强度较低、高温耐热性能不足等问题，限制了其大规模应用。Mg-Al系合金具有良好的力学性能、铸造性能和抗大气腐蚀性能，是目前铸造镁合金中使用最广泛的系列，典型牌号如AZ91A-E系列、AZ63A、AZ81A、AZ92A、AM100A。Mg-Al系合金室温力学性能优异，但是在使用温度超过120～130℃时，强度急剧下降。这主要是因为合金中存在大量的低熔点析出相Mg₁₇Al₁₂(462℃)。因此，为了提高合金的高温性能，减少了合金中的Al含量，同时添加可以在合金凝固过程中形成高温析出相的合金元素，如Si、Ca以及RE等，形成一系列新型耐高温Mg-Al合金，主要系列有：Mg-Al-Si系列，包括AS41A、AS41B、AS21等；Mg-Al-RE系列，包括AE42等。

虽然单种微量碱土元素(Ca或Sr)或稀土元素可以提高Mg-Al体系合金的耐热性能，但是会给合金带来粘模等铸造问题。因此，发展通过改善Mg-Al-Si和Mg-Al-RE系列合金铸造性能及力学性能的合金化方法，具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明提供一种Mg-Al-Ca-Y-Mn耐热镁合金及其制备方法，该耐热镁合金具有高温抗拉强度好，制备工艺简单，成本低等特点。本发明通过联合加入Al，Ca，Y，Mn元素，获得了尺寸细小的镁合金枝晶组织，枝晶尺寸约50μm～90μm，如图1所示；然后通过本发明的热处理工艺处理后铸态组织中只剩下Mg₂Ca，Al₂Ca，Al₂Y，Al₈Mn₄Y高熔点的第二相，这些第二相具有高的热稳定性，使得本发明的合金材料具有良好的耐热性能，在200℃下仍然具有优异的抗拉强度。

具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：

首先，本发明提供了一种耐热镁合金，其包含或由以下含量的组分组成：Al：4～9wt％、Ca：1.6～3wt％、Y：0.6～1wt％、Mn：0.6～1wt％、不可避免杂质≤0.2％，其余为Mg。

所述Al含量可以为4～5wt％、4～6wt％、4～7wt％、4～8wt％、5～6wt％、5～7wt％、5～8wt％、5～9wt％、5.1～6.0wt％、6～7wt％、6.0～6.9wt％、6～8wt％、6～9wt％、7～8wt％、7～9wt％或8～9wt％；更为具体地，Al含量可以为4wt％、4.2wt％、4.5wt％、5wt％、5.2wt％、5.5wt％、6wt％、6.1wt％、6.2wt％、6.3wt％、6.4wt％、6.5wt％、6.6wt％、6.7wt％、6.8wt％、6.9wt％、7wt％、7.2wt％、7.5wt％、8wt％、8.2wt％、8.5wt％或9wt％。

所述Ca含量可以为1.6～2.0wt％、1.6～2.3wt％、1.6-2.5wt％、1.6～2.8wt％、1.6～2.9wt％、1.8～2.0wt％、1.8～2.3wt％、1.8～3.0wt％、2～3.0wt％、2～2.3wt％、2～2.5wt％或2～2.8wt％；更为具体地，Al含量可以为1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2.0wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3.0wt％。