[发明专利]一种含锑的稀土镁合金及其制备方法

说明书

本发明具体涉及一种含锑的稀土镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。本发明的含锑的稀土镁合金由以下质量百分比的组分组成；6.4～6.8％的Sm，1.4～1.8％的Gd，1.0～1.4％的Zn，0.4～0.8％的Sb，余量为Mg。本发明的含锑的稀土镁合金具有优良的室温和高温强度性能，在室温下抗拉强度最高可达292MPa，随着温度升高抗拉强度逐渐降低，但300℃时抗拉强度仍然高于200MPa。与商用耐热高强镁合金WE54相比，本发明的含锑的稀土镁合金具有更低的稀土含量和更高的强度性能，在航空航天、汽车工业中有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明具体涉及一种含锑的稀土镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。

背景技术

作为最轻的金属结构材料，镁合金在航空航天、汽车工业中的应用日益增多。采用镁合金可以减轻航空航天装置、汽车的重量，降低能源消耗，对于航空航天、汽车工业有着重要意义。但是，普通镁合金的强度在高温下大幅度下降，耐热性能不佳，严重阻碍其在航空航天、汽车工业中的应用。因此，开发新型耐热镁合金，是镁合金技术领域的重要课题。

通过适当的合金化，可以改善镁合金的耐热性能。其中，稀土(RE)是提高镁合金耐热性能最有效的合金元素。稀土元素可以细化晶粒，通过细晶强化镁合金的室温强度；还可以形成弥散的高熔点稀土化合物，在高温时仍能钉扎晶内位错和晶界位移，通过弥散强化提高镁合金的高温强度，使得Mg-RE系(如WE系)合金可以在较高温度下工作。但是，随着温度的升高，Mg-RE系合金(如商用耐热高强镁合金WE54)的强度仍会下降，导致其高温强度不稳定，严重影响镁合金零部件在高温下工作的安全可靠性。

现有技术中，申请公布号为CN105018813A的中国发明专利申请中公开了一种抗蠕变稀土镁合金，该抗蠕变稀土镁合金由以下质量百分比的组分组成：2～6％Sm，0.2～2.2％Nd，0.5～3.5％Gd，1.2～2.4％Zr，0.2～1.5％Ca，0.2～1.4％Ag，0.3～1.1％Sb，0.2～1.3％Er，余量为Mg和不可避免的杂质。该抗蠕变稀土镁合金在250℃下的抗拉强度可达219MPa，但仍难以满足高温下对镁合金抗拉强度的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含锑的稀土镁合金，在高温下具有较高的抗拉强度。

本发明的目的还在于提供一种工艺简单的含锑的稀土镁合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明的含锑的稀土镁合金采用的技术方案为：

一种含锑的稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成：6.4～6.8％的Sm，1.4～1.8％的Gd，1.0～1.4％的Zn，0.4～0.8％的Sb，余量为Mg。

本发明的稀土镁合金的合金组分为Mg-Sm-Gd-Zn-Sb。采用轻稀土元素Sm作为第一组分并与重稀土元素Gd联合加入，Sm和Gd在镁中的最大固溶度分别为5.8wt％和23.5wt％。Sm的加入量为6.4～6.8wt％，略微高于固溶度的加入量可以增加Sm强化相的生成量，有利于提高合金的高温强度性能；为保证强化效果和控制合金成本，Gd的加入量为1.4～1.8wt％。加入1.0～1.4wt％的Zn可以改善合金塑性。加入0.4～0.8wt％的Sb，不仅可以细化晶粒，提高室温强度，而且可以生成高熔点的强化相Mg₃Sb₂，改善高温强度。本发明利用多元合金化的综合作用，进一步提高合金的室温和高温强度。

本发明的含锑的稀土镁合金，在300℃时抗拉强度仍超过200MPa，因此使用温度可达到300℃，在航空航天、汽车工业中有着广阔的应用前景。

所述Sm和Gd的总的质量百分比≤8.5％。为降低成本，本发明的稀土镁合金采用较低含量的稀土元素。相比于商用耐热高强镁合金WE54(稀土元素总质量含量为9wt％)，本发明的稀土镁合金在较低稀土元素含量的情况下，其室温和高温抗拉强度更高。