[发明专利]一种Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Mg‑Sn‑Ce‑Ag‑Sc合金及其制备方法，本发明利用Ce、Ag、Sc的合金化，结合固溶时效热处理工艺，得到一种多元强化的高强Mg‑Sn合金，合金熔炼过程中，利用Ag、Sc元素和CeMgSn相的异质形核与阻碍晶粒长大作用，达到细化晶粒尺寸的效果；本发明在Mg‑Sn‑Ce合金中首次提出添加微量Ag、Sc元素，微量Ag、Sc元素在合金中未形成第二相，达到多元素(Ag、Sc、Sn)的固溶强化效果；本发明的方法Ag、Sc元素与稳定的CeMgSn相的分布可以有效促进Mg₂Sn相析出，使得Mg₂Sn相尺寸减少，数量增加，较少时效所需要的时间，具有更优异的弥散强化效果。

技术领域

本发明属于有色金属材料技术领域，具体涉及一种Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金及其制备方法。

背景技术

目前，Mg-Sn合金的研究不断取得重大突破，主要原因是其具备较高的耐热性与固溶时效处理效果，强度较高。当Sn含量降低时(小于5wt.％)，可利用合金化(Al、Zn、Ca、Gd、Zr等元素)(CN200810237214.5、CN200810237216.4、CN201010579367.5)设计制备高强度铸态Mg-Sn合金，主要通过第二相强化与细晶强化机理实现性能改善；当Sn含量较高时(大于5wt.％)，主要是利用Mg₂Sn相的时效强化时效性能改善，通过添加合金元素Ag、Zr、Cu等微量元素提高合金时效强化效果。

镁合金的强化机理主要包含细晶强化、第二相强化、弥散强化、固溶强化四种。某一种或两种强化机理的应用对于镁合金的性能改善程度有限，根据多元强化手段，可在Mg-Sn合金添加不同作用效果的合金元素，如添加促进时效效果明显的Ag、Sc等元素，一方面改善时效效果，一方面达到固溶强化的效果和细晶强化的效果；另外添加Ce、Ca、Gd等元素，形成耐热性较高的三元合金相，在固溶时效处理过程保持稳定，而这些合金元素中，Ce的添加既符合廉价的原则，同时熔炼添加过程相对容易，被优先选择。目前，合金的强度低、耐热性能不好。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金及其制备方法，本发明在Sn含量较高的Mg-Sn合金中加入Ce、Ag、Sc元素，通过Ce、Ag、Sc的添加与固溶时效处理使Mg-Sn合金获得较高的强度与耐热性，充分利用细晶强化、析出强化、第二相强化与固溶强化多种强化原理，所述的Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金具有较高的强度和耐热性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金，按照质量百分比，所述的合金的元素组成为：Sn：6.0-9.0％、Ce：1.0-3.0％、Ag：0.5-1.0％、Sc：0.5-1.0％，其余为Mg和不可避免的杂质，Sn与Ce的质量比≥3。

本发明中Sn与Ce的质量比≥3，确保合金中CeMgSn相尺寸不能过大，同时保留较多Sn元素以Mg₂Sn相形式存在。

一种所述的Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照合金中各元素的质量百分比，选择原料高纯Mg、高纯Sn、Mg-Ce中间合金、高纯Ag、Mg-Sc中间合金；

(2)将熔炼炉第一次升温后，通入保护气体8-12min，再加入高纯Mg、高纯Sn、Mg-Ce中间合金和Mg-Sc中间合金，再将熔炼炉第二次升温，待金属液化后去除液态溶体上面的渣，再加入高纯Ag，保温处理5-10min，将熔炼炉第三次升温，保温处理5-10min，得到熔液；

(3)将所述的溶液降温处理，进行第二次去渣处理，将液态合金浇入模具，自然冷却，得到铸态Mg-Sn-Ce-Ag-Sc合金；