[发明专利]一种高强韧镁合金及制备方法

说明书

本发明公开了一种高强韧镁合金，该合金为Mg‑Al‑Bi‑Sb‑Zn‑Sr‑Y‑Mn合金，其主要成分的质量百分之比为Al 7.0~10.0 wt%；Bi 0.2~2.0 wt%；Sb 0.2~0.8 wt%；Zn 0.2~0.5wt%；Sr 0.1~0.5 wt%；Y 0.03~0.3 wt%；Mn 0.05~0.1wt%；余量为Mg。本发明具有优良的阻燃性能，可以实现无气体保护条件下的浇铸和固溶热处理，且合金可选取的固溶温度提升，大幅降低固溶处理时间，经铸造、热处理和变形加工后，所得合金兼具良好的塑性和韧性，其抗拉强度为372.5MPa；屈服强度为201.4MPa；延伸率为25.1%。

技术领域

本发明属于金属材料及加工技术领域，涉及一种高强韧性变形镁合金及其制备方法，特别是涉及一种通过微合金化及相应热处理工艺和挤压工艺条件获得高强韧镁合金的制备方法。

背景技术

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、导热导电性能好、阻尼减振、电磁屏蔽、易于加工成型、容易回收等优点，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有重要的应用价值，被称为“21世纪绿色工程材料”。目前，已开发了Mg-Al，Mg-Zn，Mg-Re，Mg-Mn等多种商用合金系列，其中Mg-Al系列镁合金因具有良好的力学性能、耐腐蚀性、铸造性和低廉的成本低而应用最广。其中尤其AZ80镁合金应用相对较广，但其在强度、塑性以及阻燃性能方面的性能有待进一步提升。

通过合金化实现提高镁合金的力学性能的有效途径。现有的发明成果中专利CN104032196B中发明了一种高强度镁合金材料及其制备方法，该合金的重量百分比为Al 4-7%、Zn 0.5-2.5%、Mn 1-3%、Li 0.2-0.8%、Zr 0.2-1.0%、Sb ＜1%、Mo ＜1%、Mg余量，经过固溶和时效处理后，该镁合金屈服应力达到260MPa以上，抗拉强度达到360MPa，断裂伸长率达到16%以上，该发明合金力学性能良好，但合金中有昂贵的Zr元素和容易燃烧的Li元素，且制造过程相对繁琐，难以操作和实现。专利CN104328320A公开了一种高强度高塑性镁合金，其抗拉强度达到400MPa以上，屈服强度300MPa以上，延伸率8%左右，各组分质量百分含量为Ni：3.0~4.5wt%,Y:4.0-5.0%,Zr：0.01-0.1%， 不可避免杂质元素≤0.15%，其余为镁。该合金具有较高的抗拉强度，但塑性中等，同时合金中含有大量的Y元素和Ni元素，极大提高了合金成本，难以大批量应用。专利CN103290292A公开了一种高强镁合金，其屈服强度可以达到350~380MPa，抗拉强度为410~450MPa，延伸率在6%以上，各组分质量百分含量为Cd 1.0~15wt%, Bi 2.0~10.0wt%, Zn 5.0~13wt%, Y 7.0~15.0wt%, Zr 0.4~1.0wt%, Nb 0.1~5.0wt%，杂质元素Si、Fe、Cu、和Ni的总量小于0.02wt%，因合金元素种类较多且稀土含量高，不可避免增加合金成本，同时为保证混合均匀，需额外采用电磁搅拌连续铸造的方法制备合金锭坯料，变形后对合金进行热处理进一步提高了合金成本。

由此可见，迫切需要开发出不含稀土或含有微量稀土的兼具高强度和高塑性的镁合金材料，以更好地满足汽车等行业对高强镁合金高性能的要求，这也将极大地拓展镁合金在未来进一步的推广应用，具有重大的经济和社会意义。

发明内容

本发明的针对已有镁合金在强度、塑性以及阻燃性能方面的不足，提供一种具有较好阻燃效果的高强韧性变形镁合金及制备方法。

本发明的技术方案：一种高强韧镁合金，Mg-Al-Bi-Sb-Zn-Sr-Y-Mn合金，其组分的质量百分比为：Al 7.0~10.0 wt%；Bi 0.2~2.0 wt%；Sb 0.2~0.8 wt%；Zn 0.2~0.5wt%；Sr0.1~0.5 wt%；Y 0.03~0.3 wt%；Mn 0.05~0.1wt%；余量为Mg。

一种高强韧变形镁合金制备方法，包括以下步骤。