[发明专利]一种高强韧铸造镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强韧铸造镁合金及其制备方法。所述高强韧铸造镁合金，按质量百分比计，包括如下成分：Gd：9.5~11.0wt.%；Y：0.5~1.6 wt.%；Zn：0.8~1.2wt.%；Zr：0.20~0.50 wt.%；不可避免的杂质小于0.06 wt.%，其余为Mg。制备方法包括S1、合金熔炼及铸造；S2、固溶处理和S3、时效处理。本发明制备的镁合金同时具有优异室温力学性能和高温力学性能，其室温抗拉强度可达340~370MPa，屈服强度可达250~290MPa，延伸率≥2.5%；其250℃高温抗拉强度可达285~300MPa，屈服强度可达165~235 MPa，延伸率可达7~15%；其300℃高温抗拉强度可达230~280MPa，屈服强度可达180~215MPa，延伸率可达13~25%。

技术领域

本发明涉及镁合金技术领域，具体涉及一种高强韧铸造镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金是目前实际应用中最为轻质的工程结构材料，具有较高的比强度和比刚度，韧性、电磁屏蔽能力、抗震减震性、阻尼性能、散热性能、切削加工及压铸性能都较好，且镁合金资源丰富，具有可再生、绿色环保的特点，被誉为“21世纪的绿色工程结构材料”。航空航天领域对于结构轻量化有着更为迫切的需求，减重相同质量带来的经济效益更高，且轻量化带来的机动性能改善可极大提高战斗机的战斗力和生存能力。然而，由于镁合金的绝对强度较低，高温力学性能较低，塑性变形能力较差，大大的限制了镁合金在结构材料上的广泛应用，因此有必要开发高强铸造高温镁合金以扩大镁合金的实际应用。

近些年，为了发展高强度镁合金，开发了以Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Nd为代表的具有优良的室温和高温力学性的高性能稀土镁合金。比如，上海交通大学研制的VW103Z铸造镁合金在T6态抗拉强度为328MPa、屈服强度为248MPa、延伸率为1.1％。中南大学研制的Mg-Y-Nd-Zn-Zr系合金，其常温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为330MPa、265MPa、6.5％。这些合金虽然拥有良好的室温力学性能，但其高温力学性能研究较少，并且高温下很难达到300MPa。而航空航天镁合金应用环境较苛刻，不仅需要良好的室温力学性能，更需要优异的高温力学性能。

因此，急需开发同时具有优异室温力学性能和高温力学性能的高强韧镁合金，以扩大镁合金在航空航天工业中的应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有的镁合金在高温时力学性能较差，无法满足航空航空工业的需求的问题，提供一种高强韧铸造镁合金及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高强韧铸造镁合金，按质量百分比计，包括如下成分：Gd：9.5～11.0wt.％；Y：0.5～1.6wt.％；Zn：0.8～1.2wt.％；Zr：0.20～0.50wt.％；不可避免的杂质小于0.06wt.％，其余为Mg。

进一步，按质量百分比计，还包括Sr：0.05～0.15wt.％，且Zr与Sr的质量百分比之和为0.2～0.65wt.％。添加少量Sr元素一方面增加了合金的过冷度，增大了的合金形核几率，另一方面添加少量Sr元素影响合金中Gd、Y元素的溶质分配系数，提高Gd和Y元素在枝晶界的偏析，导致枝晶界形成更多的第二相，从而改善组织，强化性能。

其中，所述不可避免的杂质包括Fe、Si、Ni，且不可避免的杂质的总量小于0.03wt.％。

本发明还提供一种高强韧铸造镁合金的制备方法，包括如下步骤：