[发明专利]一种镁锂合金及部件

说明书

本发明提供一种镁锂合金及部件。所述镁锂合金按重量百分含量计，包含Li：9.5‑11.5％，Al：2.0‑4.0％，Zn：0.2‑1.0％，RE：0.05‑4.0％，其他不可避免的杂质元素，余量为镁。通过稀土合金化及合金元素配比调控，该合金兼具低密度以及优异的力学性能，尤其是高温力学性能，弥补现有密度相近的镁锂合金材料在温度较高时力学性能低的不足。在导弹、卫星、深空探测器、运载火箭等航空航天飞行器领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及镁锂合金技术领域，特别涉及一种超轻耐热镁锂合金及部件。

背景技术

镁锂合金是实际应用中最轻的金属结构材料，其密度比普通的Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-RE系合金轻1/4～1/3，比铝合金轻1/3～1/2，被称为超轻合金。早在1910年，德国学者发现在镁中添加不同含量的Li会引起合金相结构的转变，镁锂合金结构的转变可降低c/a轴比，减小临界剪切应变，使滑移系更容易被激活，极大提升了合金的延展性。20世纪60年代，美国NASA中心针对航天飞机、人造卫星及发射用火箭的零部件，对镁锂合金展开了大量研究工作，开发了LA141、LA91、LAZ933等镁锂合金，替代了部分常规镁合金、铝合金及铍合金材料，在阿金纳助推器及其所发射的多个卫星部件上获得应用。我国在镁锂合金领域的研究相对较晚，目前已开发出LA103Z、LA43M等镁锂国标牌号。我国自2015年开始先后在“浦江一号”、“通信技术试验卫星三号”、“天问一号”、“嫦娥五号”等多个型号上，使用镁锂合金生产预埋件、支架和机箱壳体等零部件，降低结构系统质量。

随着我国航空航天及武器装备的飞速发展，对超轻镁锂合金的综合性能提出更高的要求，特别是高温性能。通常，镁合金随着Li元素添加量增大，密度降低，强度也出现下降；需要通过合金化及元素配比优化，改善合金综合性能，实现密度和强度的良好结合。目前关于新型镁锂合金材料的研究大多集中于室温力学性能及耐腐蚀性能等方面，而关于高温性能研究较少。申请号为200410096186.1的中国发明专利公开了一种含锂镁合金材料，其组分及含量为：8-12wt％的Li，6-8wt％的Al，1-3wt％的Zn，0.01-0.2wt％的Ca，0.01-0.2wt％的Mn，1-2wt％的Sc，4～6wt％的稀土元素，余量为Mg，此发明在加入常用的Al、Zn的基础上，加入了Ca、Mn、Sc及稀土，提高合金的强度。但本发明中添加的稀土元素含量较高，导致成本显著增加、密度增大，且含量过高的稀土元素容易导致浇铸后的铸棒在应力作用下开裂，降低成材率。

目前，导弹、卫星、深空探测器、运载火箭等飞行器减重对密度小于1.55g/cm³的超轻镁锂合金具有迫切需求。现有的LA103Z、LA91、LAZ911等合金虽然密度在1.50-1.55g/cm³范围内，但随着服役温度升高，合金强度大幅降低，通常在100℃抗拉强度不超过120MPa，难以满足航空航天装备更高的使役性能要求。因此，开发一种具有密度低、室温及高温力学性能优良的新型超轻耐热镁锂合金，对推广镁合金材料在航空航天及国防军工等领域的应用具有极其重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的力学性能的问题，本发明的一方面提供了一种低密度、室温及高温力学性能优良的镁锂合金材料。该镁锂合金材料密度低，室温和高温力学性能优异，延展性好，加工性能优良，适合于大量规模化生产和应用。本发明的另一方面提供了一种镁锂合金部件，所述镁锂合金部件包含上述的镁锂合金。

本发明提供一种镁锂合金，以重量百分比计，所述镁锂合金包含：

Li：9.5-11.5％、

Al：2.0-4.0％、

Zn：0.2-1.0％、

RE：0.05-4.0％；

其他不可避免的杂质元素，余量为镁。

所述的RE为稀土元素。