[发明专利]一种低合金中高强镁合金棒材及其制备方法

说明书

本发明属于镁合金材料领域，具体涉及一种低合金中高强镁合金棒材及其制备方法。所述镁合金成分各个元素的质量百分比为：Zn：1.9～2.2％；Mn：0.3～0.5％；Gd：0.95～2.2％；Sr：0.1％，其余为Mg及不可避免的杂质元素(Fe、Ni、Cu等),其中Zn/Gd的质量比为2:1～1:1。具体制备方法包括原料熔炼、浇铸成铸锭、随后进行均匀化热处理，在温度为250～360℃下进行热挤压，得到相应的挤压棒材。本发明通过控制合金元素百分比、调控元素之间的相互作用，配合热处理和挤压工艺，通过一次成型使镁合金实现了具有低合金中高强度特点，变形工艺简单且生产成本低，可实现产业化生产。

技术领域

本发明属于镁合金材料领域，具体涉及一种低合金中高强镁合金棒材的制备方法。

背景技术

镁及镁合金作为目前最轻的结构材料，密度只有铝(2.7g/cm³)的2/3，钢 (7.85g/cm³)的1/4,具有较高的比强度和比刚度，较好的阻尼减震作用，良好的机械加工性能以及导热性能。因此在交通运输，3C产品，以及航空航天等领域都具有广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色环保工程材料”之一。然而，由于镁自身的强度比钢、铝等强度低，且成形性和耐蚀性差，在结构材料领域应用一直受到限制。通过添加高含量合金元素，其合金经过及时效处理，可以显著提高镁合金强度。然而高含量元素一方面会影响镁合金轻质方面的优势，另一方面导致铸造缺陷增多，加工工艺复杂，生产成本增加。

近年来关于低合金高性能镁合金的研究被广泛关注。本专利通过添加低含量合金元素锌、钆、锰及锶等充分利用弥散强化和细晶强化，以期望开发低合金高性能的变形镁合金。

发明内容

本发明旨在提供一种低合金中高强镁合金棒材的制备方法，提高镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种低合金中高强镁合金棒材，所述低合金中高强镁合金棒材的各元素质量百分比为： Zn 1.9～2.2％，Mn：0.3～0.5％，Gd：0.95～2.2％，Sr：0.1％，其余为 Mg和不可避免的杂质元素。

进一步，所述的不可避免杂质元素的质量百分比之和0.015％，且不可避免杂质中Fe0.005％、Ni0.005％、Cu0.005％。

进一步，所述低合金中高强镁合金棒材的Zn/Gd的质量比为 2:1～1:1。

进一步，所述低合金中具有Mg₃Zn₃Gd₂的纳米析出相，且弥散分布在镁基体中。

本发明的另一目的是提供一种制备上所述的低合金中高强镁合金棒材的方法，所述方法具体包括以下步骤：

S1)按照设计配比分别称取各个原料，备用；

S2)将S1)称取的各个物料在保护气氛下先熔炼，再精炼，最后浇铸成铸锭；

S3)将S2)得到铸锭在进行均匀化处理；

S4)将S3)处理后的铸锭进行热挤压处理，最后得到低合金中高强镁合金棒材。

进一步，所述S1)中的各个原料分别为纯度为99％的镁绽、纯度为99％的锌锭、Mg-5％Mn、Mg-25％Gd和Mg-20％Sr的中间合金。

进一步，所述S2)中的具体工艺为：

先在温度为750～780℃下保温20～30min，待原料都熔化后搅拌 2～3min，然后降温至720～740℃精炼8～10min，精炼后升温至 750～780℃静置6～8min，在温度为710～720℃进行浇注。

进一步，所述S3)中的均匀化处理工艺为：在温度为 400～460℃，保温时间16-24h。