[发明专利]一种耐腐蚀高强韧镁合金及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料技术领域，公开了一种耐腐蚀高强韧镁合金及其制备方法；所述镁合金成分质量百分比为：锌：0.04‑3％，钙：0.04‑0.45％，钐：0.01‑0.45％，锶：0.01‑0.45％，其余为镁、添加元素和不可避免的杂质，所述的添加元素为钆、铒、镨中的一种或任意组合，加入量按百分比计为：钆：0‑0.45％，铒：0‑0.45％，镨：0‑0.45％；制备方法包括：合金熔炼、快速铸轧、多道次轧制、固溶热处理和人工时效。加入的微量稀土元素与其它溶质原子之间产生作用，调控晶界处、晶内缺陷处或相界处的原子偏聚程度，从而实现对镁合金耐蚀性能的调控。本发明镁合金在具有高强韧性和冲压成型性的同时，具有高耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种耐腐蚀高强韧镁合金及其制备方法。

背景技术

镁-锌-钙合金具有较好的室温强度和塑性变形能力，且锌、钙储量丰富，价格低廉，所以镁-锌-钙合金具有良好的商业应用前景。但镁-锌-钙合金中通常会形成Ca₂Mg₆Zn₃相，该第二相与镁合金基体之间存在较大的电位差，因而导致严重的电偶腐蚀。此外，晶界处尺寸较大、数量较多的Mg₂Ca相也会导致镁基体的迅速腐蚀。因此，提高镁-锌-钙合金的耐蚀性对于其进一步应用具有重要意义。目前合金化提高镁合金耐腐蚀性时往往需要加入较高含量的合金元素，导致了制备成本的提高；同时高含量的合金元素也会降低镁-锌-钙合金的成型能力。由于晶界和相界面处能量较高，容易发生腐蚀，因此如何降低晶界和相界面处的能量来提高合金的耐蚀性具有重要的研究价值。本发明通过铸轧、轧制和热处理等工艺获得一种耐腐蚀高强韧镁合金，同时可以实现晶界和相界面处以及位错缺陷处的原子偏聚调控降低界面能，开发出具有高耐蚀性和高强韧性的镁合金，实现结构功能一体化。

发明内容

为了解决上述技术难题，本发明提供了一种耐腐蚀高强韧镁合金，按质量百分比计，合金的成分组成包括：锌：0.04-3％，钙：0.04-0.45％，钐：0.01-0.45％，锶：0.01-0.45％，其余为镁、添加元素和不可避免的杂质；所述的添加元素为钆、铒、镨中的一种或任意组合，加入量按质量百分比计为：钆：0-0.45％，铒：0-0.45％，镨：0-0.45％；不可避免的杂质总和≤0.05％；余量为镁。

进一步地，所述的锌：0.5-1.5％、钙：0.08-0.2％、钐：0.05-0.2％、锶：0.05-0.1％。

进一步地，所述的钆：0.05-0.2％，铒：0.05-0.2％，镨：0.05-0.2％。

本发明还提供了一种耐腐蚀的高强韧镁合金制备方法，包括如下步骤：

(1)在惰性气体保护下，依次加入纯镁、纯锌、镁-钙中间合金、镁-钐中间合金、镁-锶中间合金后，在670-750℃加热熔化；随后依次加入镁-钆中间合金、镁-铒中间合金、镁-镨中间合金中的一种或任意组合，在670-720℃搅拌均匀，并精炼除气，清渣后，获得合金熔体；

(2)将步骤(1)获得的合金熔体进行快速铸轧，获得铸轧态坯料；

(3)将步骤(2)获得的铸轧态坯料进行均质热处理，温度为300-450℃，时间为0.5-8小时，获得均质态坯料；

(4)将步骤(3)获得的均质态坯料进行多道次轧制，轧制道次为3-15道次，获得轧制态坯料；

(5)将步骤(4)获得的轧制态坯料进行高温短时固溶热处理，随后立即进行风冷或者水冷，获得固溶态坯料；然后，将固溶态坯料进行1-3％压下量的冷轧预变形处理，获得预变形态坯料；或者将固溶态坯料进行冲压成型，获得成型态坯料；

(6)将步骤(5)所述的固溶态坯料或预变形态坯料或成型态坯料中的任意一种，进行人工时效热处理，获得耐腐蚀高强韧镁合金。