[发明专利]高强度的含稀土的镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度的含稀土的镁合金及其制备方法，成分含量为：Al为3～8wt％，Ca为0.5～6.5wt％，Mn为0.1～1.2wt％，Zn为1.5～4.5wt％，Zr为0.02～2.5wt％，Nd为0.05～1.5wt％，Sm为0.05～1.5wt％，余量为Mg和不可避免的杂质。本发明将纯镁锭熔化、合金化；制成铸件，进行固溶处理；进行均匀化热处理，采用挤压、锻造工艺变形加工后进行时效处理。其增益效果是：本发明提供一种具有高强度的镁合金，可以通过塑性变形处理加工出尺寸多样的镁合金材料，能够满足汽车等零部件对轻质高强度材料的要求，拓展镁合金的利用领域。

技术领域

本发明涉及一种镁合金材料及制备方法，特别是涉及一种含稀土的镁合金材料及制备方法，应用于有色金属材料技术领域。

背景技术

随着材料轻质化要求的提高，镁合金因为其较小的密度，良好的机加工性能，较高的比强度，良好的散热性能，被称为“绿色工程材料”，现在已经越来越受到学术领域和制造业领域的关注，成为研究热点。为了适应适应轻量化要求，提高镁合金在工业生产中的应用，高强度的镁合金研发已成为必然的发展趋势。探明镁合金强韧化的微观机制，开发高性能、低成本的新型高强度镁合金已成为近年来材料科学节和工业界关注的焦点之一。

目前对于高强度镁合金研究中，CN104233030A公开发明了一种可时效硬化的

Mg-Zn-Al-Cr-Bi-Ca合金及其制备方法，有以下配比的组分组成(wt％)：4％～10％Zn，

2％～4％Al，0.1％～0.5％Cr，0.1％～1.0％Bi，0.5％～2.0％Ca，余量为Mg。该发明可以获得铸态组织相对较细、高热稳定性和力学性能的具有时效硬化效应的铸造镁合金。CN105200292A公开了一种高强度的Mg-Al-Zn合金及其制备方法，有以下配比的组分组成(wt％)：

8.3％～9.7％Al、0.35％～1.0％Zn、0.1％～0.8％Mn、0.1％～1.0％Cu，其余为镁和不可避免杂质。该合金在采用T6热处理后力学性能有了进一步提高，抗拉强度最高可达240MPa，屈服强度最高达148MPa，硬度最高达107HB。由此可以看出，目前所研究的镁合金强度虽有提高，但仍不能满足工业化对高强度轻质化材料的要求。

ZA系镁合金为近年来研究较为活跃的镁合金，其主要强化相为Mg₃₂(Al,Zn)₄₉，熔点535℃。AZ91D合金主要强化相Mg₁₇Al₁₂，与AZ91D合金相比，ZA系镁合金具有更高的熔点和热稳定性，因而提高了高温蠕变抗力，而且具有与AZ系列镁合金相当的铸造性能，具有很强的应用前景。但现有的镁合金参加晶粒不够细化，镁合金铸件易于产生缩孔、偏析，其力学性能还不理想，不能满足汽车等零部件对轻质高强度材料的要求，导致镁合金的利用领域受到限制。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种高强度的含稀土的镁合金及其制备方法，通过改变成分和加工工艺，在镁合金中加入Mn、Ca和稀土元素来减小晶粒尺寸，利用多种细化晶粒元素的协同作用来调控合金晶粒，起到细晶强化作用，同时通过热处理和塑性加工两方面的加工手段提高合金强度，得到高强度的添加稀土元素的镁合金。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度的含稀土的镁合金，其主要成分按照如下质量百分比(％)组成：Al含量为3～8wt％，Ca含量为0.5～6.5wt％，Mn含量为0.1～1.2wt％，Zn含量为1.5～4.5wt％，Zr含量为0.02～2.5wt％，Nd含量为0.05～1.5wt％，Sm含量为0.05～1.5wt％，余量为Mg和不可避免的杂质。

优选上述Al含量为4.5～6.5wt％。

优选上述Ca含量为1.0～4.5wt％。