[发明专利]一种高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金及制备方法

权利要求书

1.一种高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金，其特征在于，所述高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的化学成分按质量百分比计为：Li：1-5.5wt.％，Al：0.5-6wt.％，Nd：1-7wt.％，Y：1-7wt.％，Dy：1-15wt.％，Zn：1-6wt.％，Er：0.1-3wt.％，Zr：0.1-3wt.％，余量为Mg和不可避免的杂质；其中：Er和Zr元素的含量选择不能为0；

所述高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金中的杂质元素总量0.03wt.％；

所述高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的综合力学性能：密度为1.36-1.68g/cm³，硬度为53-75HV，抗拉强度为260-410MPa，屈服强度为150-260MPa，屈强比为55-75％，致密度为71-75％，延伸率为6.0-22.0％，弹性模量为55.6-63Gpa。

2.根据权利要求1所述的高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

S1、合金配料准备阶段

按照所述高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金中元素化学成分质量比将纯Mg、纯Li、纯Al、纯Zn、Mg-Dy中间合金、Mg-Nd中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Zr中间合金和Mg-Er中间合金作为原料称重准备，并用砂纸打磨原料表面的氧化物；

S2、烘干原料阶段

将步骤S1配置好的原料以及坩埚在150-250℃的热处理炉中预热0.5-2.5h；

S3、真空感应炉气压调整

将步骤S2中预热好的原料放入预热好的坩埚中的不同位置并放入电磁感应加热炉，关闭炉盖；

S4、真空感应炉熔炼

步骤S3中关闭炉盖后，设置真空感应炉的加热功率为40％-100％、熔炼温度为680-800℃，升温加热，直至镁锂合金原料完全熔化形成合金熔体，保温30-50min；

S5、电磁搅拌

通过程序控制电磁感应炉自动搅拌，搅拌时间5-20min，从而自动搅拌步骤S4的合金熔体；

S6、浇铸

步骤S5中的电磁搅拌自动搅拌结束后，降低坩埚内的温度并保温，随后从坩埚底部将坩埚内的合金熔体注入铜模中，得到镁锂合金铸锭；

S7、热处理

将步骤S6得到的镁锂合金铸锭放入真空管式炉中，依次进行抽真空、固溶处理和时效处理，最终得到高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金铸锭。

3.根据权利要求2所述的高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的纯锂用纯铝箔进行包覆，待熔炼时取出并放入坩埚。

4.根据权利要求2所述的高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中Mg-Dy、Mg-Y、Mg-Nd的中间合金中Dy、Y、Nd的含量均为20-50wt.％，中间合金Mg-Er和Mg-Zr中Er和Zr的含量均为10-30wt.％。

5.根据权利要求2所述的高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中真空感应炉的升温方式为梯度式加热升温。

6.根据权利要求2所述的高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中得到的镁锂合金铸锭的综合力学性能：密度为1.36-1.68g/cm³，硬度为53-69HV，抗拉强度为180-280MPa，屈服强度为130-210MPa，屈强比为53-72％，致密度为67-74％，延伸率为5-21％，弹性模量为49-58GPa。

7.根据权利要求2所述的高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中抽真空为抽取真空至10kPa，并通入氩气，保护炉内氩气压力为0.3MPa以上；

固溶和时效处理为：将真空熔炼得到的镁锂合金铸锭放入真空管式炉中，接着抽取真空至10kPa，并通入氩气，保护炉内氩气压力为0.3MPa以上，重复此步骤3-4次；然后在300-480℃下进行固溶处理1-20h，紧接着进行冷水淬火处理；最后将其在70-200℃下进行时效处理1-20h。

8.根据权利要求2所述的高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中得到的高强高弹性模量的稀土单相镁锂合金铸锭相比所述步骤S6中得到的镁锂合金铸锭的综合力学性能方面密度的变化幅度为0.1-0.3g/cm³，硬度的变化幅度为5-18HV，抗拉强度的变化幅度为80-130MPa，屈服强度的变化幅度为70-125MPa，屈强比的变化幅度为13-22％，致密度的变化幅度为1-4％，延伸率的变化幅度为3-16％，弹性模量的变化幅度为6-16GPa。