[发明专利]一种具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金及制备方法，按重量百分含量计，包括如下组分：Er 6.0％‑7.0％、Y 6.0％‑7.0％、Cu 0.3％‑0.4％，Zr 0.1％‑0.2％，余量为Mg。制备过程包括：选材、熔炼、固溶处理、挤压变形、时效热处理。本发明的高强高塑耐热镁合金通过调控LPSO相和层错结构(SFs)的分布，提高了强度和塑性，可应用于航空航天、汽车及军事武器等高技术领域中的高强高塑耐热结构件。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金及制备方法。

背景技术

镁合金是迄今为止最轻的金属结构材料，其密度仅相当于铝的2/3，钢的1/4，而且其拥有很高的比强度与比刚度。此外，镁合金还具有良好的阻尼性、切削加工性和导热性以及易回收、再生等诸多优异的性能，使其应用领域日益扩大。

通常情况下，传统镁合金强度的增加往往会伴随塑性的下降，因此很难同时获得高强度和高塑性的镁合金。主要原因是镁合金滑移系个数有限，在室温下难以激活非基面滑移。另外，合金中第二相粒子的存在，加剧位错堆积，提高合金强度的同时，也促使裂纹萌生，降低合金塑性。因此，开发高塑性、高强度的镁合金将成为镁合金研究工作的重点。

发明内容

为了解决现有技术中镁合金存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金及制备方法，本发明的高强高塑耐热镁合金一种同时具有高塑性、高强度的耐热镁合金，具有良好的使用性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金，按重量百分含量计，包括如下组分：Er 6.0％-7.0％、Y 6.0％-7.0％、Cu 0.3％-0.4％，Zr 0.1％-0.2％，余量为Mg。

优选的，按重量百分含量计，所述具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金中不可避免的杂质的总量≤0.10％。

优选的，按重量百分含量计，不可避免的杂质中，Al含量≤0.04％、Si含量≤0.04％、Ni含量≤0.04％、Fe含量≤0.04％。

优选的，所述具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金中含有α-Mg基体、Mg₁₂Cu(Er,Y)相和Mg₂Cu相。

本发明如上所述具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金的制备方法，包括如下过程：

按照所述具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金的组成，将原料进行熔炼、浇铸，得到铸件；

对所述铸件进行固溶处理；

对进行了固溶处理的铸件进行挤压变形，得到棒材；

对所述棒材进行时效热处理，得到所述具有LPSO相和SFs结构的高强高塑耐热镁合金。

优选的，熔炼时采用的原料为：工业纯镁锭、工业纯铜、Mg-30Y中间合金、Mg-30Er中间合金和Mg-30Zr中间合金。

优选的，制备铸件时，在保护气体保护、695-705℃条件下，将工业纯镁锭完全熔化，再依次加入工业纯铜、Mg-30Y中间合金、Mg-30Er中间合金，待工工业纯铜、Mg-30Y中间合金、Mg-30Er中间合金全部熔化后再升温至745-755℃时，加入Mg-30Zr中间合金，待物料完全部熔化后进行浇注，得到所述铸件。

优选的，对所述铸件进行固溶处理的过程包：

将所述铸件在300-350℃下固溶处理8-10h，随后将马沸炉以3-5℃/min升温至400-450℃固溶处理4-6h，之后水冷至室温，固溶处理完成。