[发明专利]一种超轻高强镁锂合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超轻高强镁锂合金及其制备方法，属于有色金属材料及工艺技术领域，所述的超轻是指镁锂合金的密度不大于1.55g/cm³，高强是指镁锂合金的抗拉强度不小于230MPa。本发明提供的镁锂合金密度低于1.55g/cm³，该镁锂合金不仅具有高强度，还具有高塑性变形能力，能够一定程度满足航天飞行器的减重需求。

技术领域

本发明涉及一种超轻高强镁锂合金及其制备方法，属于有色金属材料及工艺技术领域，所述的超轻是指镁锂合金的密度不大于1.55g/cm³，高强是指镁锂合金的抗拉强度不小于230MPa。

背景技术

随着各国航天工业的快速发展，世界范围内对航天飞行器提出了更为迫切的减重需求。镁合金作为最轻的金属结构材料，具有低比重、高比强度和比刚度的优点，已经在航天领域得到了应用。而镁锂合金作为代表着镁合金轻质化发展方向的一个典型合金系，其密度比常规镁合金还低1/4～1/3。然而镁锂二元合金虽然比强度高，但其绝对强度低，抗拉强度通常低于100MPa，且时效强化效果不明显，这极大地限制了镁锂合金的广泛应用。针对这个问题，一些科研人员尝试通过合金化方法，试图通过加入合金元素以提高镁锂合金的强度指标。

但是通过加入合金元素提高镁锂合金强度时，得到的镁锂合金的韧性和塑性差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种超轻高强镁锂合金及其制备方法，密度低于1.55g/cm³，该镁锂合金不仅具有高强度，还具有高塑性变形能力。

本发明的技术解决方案是：

一种超轻高强镁锂合金，该镁锂合金的成分包括Mg元素、Li元素、Zn元素和Y元素，以镁锂合金的总质量为100％计算，各成分的质量百分含量为：Li元素的质量百分含量为9％-10％，Zn元素的质量百分含量为1％-3％，Y元素的质量百分含量为2％-5％，杂质Fe元素的质量百分含量＜0.005％，杂质Cu元素的质量百分含量＜0.002％，杂质Ni元素的质量百分含量＜0.002％；余量为Mg元素。

一种超轻高强镁锂合金的制备方法，该方法的步骤包括：

(1)将原料采用金属坩埚进行熔炼，熔炼过程中使用惰性气体进行保护，熔炼完成后进行搅拌，搅拌完成后进行静置，静置20-30min后进行浇铸得到镁锂合金铸锭；

(2)对步骤(1)获得的镁锂合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理工艺参数为：温度380-435℃，保温6～8h，均匀化处理后将镁锂合金铸锭进行挤压得到超轻高强镁锂合金，挤压参数为：挤压温度180-250℃，挤压速率为5.0mm/s，挤压比为25-35；

所述的步骤(1)中，原料包括工业纯镁锭、工业纯锌锭、工业纯锂锭以及镁钇中间合金锭；原料中元素组成Li元素的质量百分含量为9％-10％，Zn元素的质量百分含量为1％-3％，Y元素的质量百分含量为2％-5％，杂质Fe元素的质量百分含量＜0.005％，杂质Cu元素的质量百分含量＜0.002％，杂质Ni元素的质量百分含量＜0.002％；余量为Mg元素；

所述的步骤(1)中，在进行熔炼前，使用酒精或丙酮将各金属锭表面去污擦洗干净，擦洗干净后对原料进行预热，预热温度为380-420℃，以去除各金属锭中的水分；

所述的步骤(1)中，在进行熔炼前，将金属坩埚进行预热烘干，预热烘干温度为380-420℃；

所述的步骤(1)中，将原料采用金属坩埚进行熔炼时的方法为：

第一步，将擦洗并预热后的工业纯镁锭加入到预热后的金属坩埚中，静置8-10min后，升温至720-740℃，搅拌，搅拌时间为4-6min；