[发明专利]一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金及其制备方法

权利要求书

1.一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金，其特征在于，其化学组分按质量百分数包括：10.8～13.6％Gd、4.0～4.6％Y、1.8～2.2％Zn、0.4～0.6％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。

2.如权利要求1所述一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金，其特征在于，所述高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金的化学组分按质量百分数为：12.0％Gd、4.5％Y、2.0％Zn、0.4％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。

3.如权利要求1所述一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金，其特征在于，所述高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金的化学组分按质量百分数为：11.0％Gd、4.5％Y、2.0％Zn、0.6％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。

4.如权利要求1所述一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金，其特征在于，所述高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金的化学组分按质量百分数为：13.0％Gd、4.0％Y、2.0％Zn、0.5％Zr，余量为镁和不可避免的杂质元素。

5.如权利要求1至4任一所述一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金，其特征在于，所述杂质元素包括Fe、Ni、Cu和Si，所述杂质元素占合金质量百分数分别为：Fe≤0.004％，Ni≤0.01％，Cu≤0.01％，Si≤0.01％。

6.一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备镁合金铸棒：首先按上述质量百分数设计合金元素配比材料，采用半连续铸造制备镁合金铸棒，待室温冷却后机加工成棒料；

(2)棒料的均匀化：采用分级均匀化制度，将镁合金棒料升温到325℃，保温4h,然后升温到535℃，保温9h进行均匀化处理；

(3)镦挤复合变形：将棒料放入加热的镦挤复合模具中，镦挤复合模具的加热温度为420～450℃，挤压比设置为1.95，挤压速度为1.5～3.5mm/s，经多道次循环镦挤后得到高强韧变形态耐热稀土镁合金材料；

(4)固溶、时效处理：热处理采用固溶时效处理，固溶温度设定为400℃，保温10h，出炉后采用80℃热水淬火；待冷却到室温后进行时效处理，时效温度225℃，保温时间为16h。

7.如权利要求6所述的一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体步骤包括：

(1.1)纯镁的熔化：采用电阻炉对合金进行熔炼，先将坩埚加热到800℃，然后在坩埚底部均匀铺上一层覆盖剂，放上纯镁块，并在上面同样撒上覆盖剂进行保护；

(1.2)合金元素的添加：纯镁熔化后，直接将熔体升温至800℃，放入纯Y，并在800℃下保温，当Y全部熔化后，在760-780℃依次加入Mg-Gd和Mg-Zr中间合金，最后在750℃放入纯Zn；

(1.3)搅拌：待合金元素全部熔化后，将熔体在750℃保温，用预热好的扒渣勺扒除熔体表面浮渣后进行搅拌，搅拌过程中主要采用上下翻滚的方式；

(1.4)精炼：搅拌结束后，将熔体静置3-5min，待温度稳定后在750℃时进行氩气保护精炼，精炼时间为3-5min；

(1.5)半连续铸造：精炼结束后静置10min，在750℃下将镁合金熔体通过引流槽导入结晶器中，此时引导杆封住结晶器的底部，形成单开口空间，镁合金熔体会在其中完成初始凝固；待镁合金熔体液面稳定且形成一定厚度的凝固坯壳后，启动电动机带动引导杆向下运动，同时结晶器上部不断注入镁合金熔体；待铸棒达到一定的长度后，停止铸造过程，得到镁合金铸棒，待室温冷却后机加工成棒料。

8.如权利要求6所述一种高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在棒料放入加热的镦挤复合模具前，先将棒料放入加热炉中进行加热，加热采用阶梯加热制度：一级加热温度为350℃，保温时间为2h；二级加热温度为480℃，保温时间为6h。