[发明专利]一种高强度耐热镁合金及其熔炼与热处理方法

说明书

本发明涉及镁合金材料制作技术领域，具体涉及一种高强度耐热镁合金及其熔炼与热处理方法，所述高强度耐热镁合金以镁‑稀土中间合金、镁‑锆中间合金、镁锭制成，以质量分数计杂质元素＜0.022％，锆0.4‑0.6％，稀土元素8.2‑10.5％，余量为Mg，本发明合金具有良好的时效析出强化和固溶强化效果，具有铸造性能、综合性能良好的特点，能够满足武器系统及飞行器外壳铸件的技术要求。

技术领域

本发明涉及镁合金材料制作技术领域，具体涉及一种高强度耐热镁合金及其熔炼与热处理方法。

背景技术

强度不足、耐热性能不佳和抗腐蚀性不强等缺陷严重阻碍了镁合金在航空航天、军工及其它行业中替代铝合金等材料的步伐。稀土元素，尤其是Y、Nd等，在提高镁合金强度，耐热性、抗腐蚀能力方面作用显著，如WE54和WE43等。

如今，稀土镁合金具有良好的室温、高温机械性能和抗腐蚀能力，具有良好的应用前景；但稀土镁合金的成本高，严重的限制了它的广泛应用，特别是民用方面。并且，重稀土镁合金还存在铸造成型性差的缺陷，往往只能通过变形后才能使用，应用受零件形状的限制，而实际生产中，例如武器系统及飞行器的外壳，属薄壁件，结构复杂，内部质量要求高，某些零件只能采取铸造成型的方式生产。随着国防工业的发展，特别是工件的高温性能、耐蚀性能等要求愈来愈高，寻求一种高强耐热合金进行工件的整体铸造具有重要意义，并且，热处理后少加工或不加工直接使用也成为发展趋势。

专利号CN201610301346.4公开了一种Mg-Gd-Y-Zr-Nd镁合金，同时公开了“通过对镁锭熔化处理后，在对镁-稀土中间合金与镁-锆中间合金进行分开加入，并对镁-稀土中间合金在温度为780-800℃下进行分批加入，使得中间合金的流动性增加；并结合在添加过程中搅拌，使得熔炼炉中的合金熔体能够实现对流扩散、涡流扩散以及原子扩散等的结合，确保了合金元素的均匀分布和混合；并结合溶剂的加入，使得溶剂能够充分的接触，提高除渣的效果”的方法,该方案的另一个重点是提供了一种熔炼结构，由气体供应器，动力源转子，盖板，导流筒，熔炼炉，叶轮，溶剂供应器组成，其中气体供应器与动力源尾部通过供气管连通；动力源的前端与转子相连接；转子的另外一端与叶轮相连接，并且延伸到导流筒中；供气管从动力源尾部延伸，并从转子的中心穿过，与叶轮进行活动链接；溶剂供应器的出口端延伸至熔炼炉中，并靠近盖板处设置；导流筒设置在熔炼炉中，盖板盖在熔炼炉的顶端，虽然使用该方案能够提高合金的力学性能，但镁合金抗腐蚀能力仍差强人意。

除此之外，目前的Mg-Gd-Y-Zr-Nd镁合金均是经熔炼、浇注成锭、均匀化退火后，用大型挤压机进行正向热挤压，挤压成棒状进行时效处理，然后挤压镁合金制造过程中杂质的残留以及其他合金相的存在，易于发生电偶腐蚀、点蚀和丝状腐蚀等腐蚀行为，所以常采用表面涂层、激光处理、搅拌摩擦加工等技术改善传统铸造成形镁合金的耐蚀性，这直接导致了加工流程较长。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种高强度耐热镁合金及其熔炼与热处理方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：

一种高强度耐热镁合金，以质量分数计杂质元素＜0.022％，锆0.4-0.6％，稀土元素8.2-10.5％，余量为Mg。

所述稀土元素为Gd、Y和Nd。

进一步的，所述高强度耐热镁合金，以质量百分数计为：Gd 4.9-5.8％，Y 2.0-3.5％，Zr 0.4-0.6％，Nd 0.8-1.5％，杂质元素＜0.022％，余量为Mg。

进一步的，所述杂质元素以质量百分数计为：铁＜0.005％，铜＜0.005％，镍＜0.002％，硅＜0.01％。

所述高强度耐热镁合金以镁-稀土中间合金、钇-锆中间合金、镁锭制成。

所述镁-稀土中间合金为Mg-30Gd、Mg-30Y、Mg-30Nd。