[发明专利]一种轻质高强镁合金的旋锻制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质高强镁合金的旋锻制备方法，包括以下步骤：A)获取以下原材料：准备纯镁锭、纯铝锭、镁锂中间合金、纯锡粒或镁锰中间合金；B)以步骤A)获取的纯镁锭、纯铝锭、镁锂中间合金、纯锡粒或镁锰中间合金制备合金熔体；C)以步骤B)制备所得的合金熔体进行浇铸成型，获得合金铸锭；D)对步骤C)中的合金铸锭进行热处理和挤压成型，获得镁合金的挤压棒材；E)将步骤D)中获得的挤压棒材通过多道次的旋转模锻变形处理，最终获得棒状的镁合金材料。本发明通过引入第二相颗粒，再结合挤压处理和旋转模锻工艺，制备所得的轻质高强镁合金，其屈服强度达到235‑326MPa，抗拉强度为270‑398MPa；延伸率为17.0‑24.1％；密度为1.535‑1.669g/cm³。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种轻质高强镁合金的旋锻制备方法。

背景技术

镁锂合金是目前最轻的金属类工程结构材料，综合性能优异，用途广泛，具有密度低、比强度高、阻尼性能优异和电磁屏蔽良好等优点，在推进航天航空等领域轻量化的进程中起到非常关键的作用。但是镁锂合金强度与密度之间存在相互制约的关系，难以满足航天器材等承载需求。所以有必要进一步发展一种新型超轻高性能镁锂合金来推广镁锂合金的运用。

现有技术中，为了提高镁锂合金的综合性能，通常采用大塑性变形的方法来改善合金的微观组织，进而提高其强度、塑性等力学性能。但镁锂合金在变形加工过后，其抗拉强度很难超过350Mpa，同时延伸率也难以在高强度的同时保持在较好的水平，传统的挤压、轧制难以满足镁锂合金在密度-强度-塑性上的要求，因此为高性能镁锂合金材料的制备带来的挑战。在现阶段Mg-Li-Al等合金体系的开发中已经发现，Sn元素以及Mn元素可以为镁锂合金带来显著的增强效果，细化晶粒，同时在合金中形成弥散分布的第二相钉扎晶界，阻碍位错的运动。然而现阶段大部分关于Mg-Li-Al体系合金的研究都将目光聚焦于挤压或轧制等变形工艺中的一种，再加上热处理的方法来提高材料性能，这些工艺对于镁锂合金性能的提升仍然有限，有可能出现强塑性不匹配的情况。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种轻质高强镁合金的旋锻制备方法，旨在解决现有镁合金密度-强度和塑性综合性能不佳，且现有加工工艺对镁合金的强度提升效果不佳的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种轻质高强镁合金的旋锻制备方法，包括以下步骤：

A)获取以下原材料：准备纯镁锭、纯铝锭、镁锂中间合金、纯锡粒或镁锰中间合金；

B)以步骤A)获取的纯镁锭、纯铝锭、镁锂中间合金、纯锡粒或镁锰中间合金制备合金熔体；

C)以步骤B)制备所得的合金熔体进行浇铸成型，获得合金铸锭；

D)对步骤C)中的合金铸锭进行热处理和挤压成型，获得镁合金的挤压棒材；

E)将步骤D)中获得的挤压棒材通过多道次的旋转模锻变形处理，最终获得棒状的镁合金材料。

优选地，其中按质量分数计，所述原材料的化学元素组成包括：Li:3-9％、 Al:1-3％、Sn:0-1.0％或0-0.3％、其余为镁和不可避免杂质，所述杂质总含量小于等于0.3％。

优选地，其中按质量分数计，所述原材料的化学元素组成包括：Li:6.06％、 Al:2.94％、Sn:0.74％、其余为镁和不可避免杂质，所述杂质总含量小于等于0.3％。

优选地，其中按质量分数计，所述原材料的化学元素组成包括：Li:3.35％、 Al:1.21％、Sn:0.96％、其余为镁和不可避免杂质，所述杂质总含量小于等于0.3％。