[发明专利]一种抗疲劳金属材料及其锻造工艺

说明书

本发明公开了一种抗疲劳金属材料及其锻造工艺，包括如下重量百分比原料：碳0.1‑0.8％，碱土钙2‑2.2％，碱土锶2‑2.2％，稀土钕1.0‑1.2％，稀土钇2.3‑2.6％，锆0.2‑0.5％，钼0.1‑0.2％，锌6‑8％，锰1‑1.5％，5‑10％二硫化钼，2‑5％钛，4‑6％铝，余量与镁和不可避免的杂质；配方中引入了碱土金属元素和稀土元素，加入的碱土元素与稀土元素有协同作用，碱土金属能弥补稀土化合物对晶界强化的不足，提高合金的常温和高温力学性能，起到阻止晶界在高温时的滑移作用，通过合理搭配不同的元素以及中间合金，提高合金高温抗蠕变性、抗疲劳性能和耐储热性能。

技术领域

本发明属于合金冶炼技术领域，具体地，涉及一种抗疲劳金属材料及其锻造工艺。

背景技术

镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。镁合金作为一种商用的金属工程结构材料，其特点是：密度小(1.8g/cm³左右)，比强度与比刚度高，比弹性模量大，散热好，阻尼减振降噪能力强，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，电磁屏蔽性能优异和易于回收利用，被誉为21世纪“绿色结构材料”。镁合金主要添加合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4，它是实用金属中最轻的金属，高强度、高刚性。

镁合金的应用主要存在以下问题：一是镁合金的强韧性不够理想，限制了其广泛使用；二是镁合金易被腐蚀，其中含有的杂质加剧了其已被腐蚀的特性，极大地阻碍了镁合金的广泛应用。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种抗疲劳金属材料及其锻造工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种抗疲劳金属材料，包括如下重量百分比原料：碳0.1-0.8％，碱土钙2-2.2％，碱土锶2-2.2％，稀土钕1.0-1.2％，稀土钇2.3-2.6％，锆0.2-0.5％，钼0.1-0.2％，锌6-8％，锰1-1.5％，5-10％二硫化钼，2-5％钛，4-6％铝，余量与镁和不可避免的杂质；

该抗疲劳金属材料包括如下步骤制成：

步骤S1、依次将碱土钙、碱土锶、稀土钕、稀土钇和镁分别加入熔炼炉熔化后制备出镁钙中间合金、镁锶中间合金、镁钕中间合金和镁钇中间合金；

步骤S2、将镁锭加入精炼设备中，通入保护气体加热熔融直至全部融化后加入精炼剂，650-750℃下保温熔炼15-20min，制得熔融浆料a，依次加入镁钙中间合金、镁锶中间合金、镁钕中间合金、镁钇中间合金、碳、锆、钼、锌、锰和二硫化钼，750-800℃下保温熔炼20-25min，制得的熔融浆料b；

步骤S3、将制得的熔融浆料b冷却，除去表面浮渣，浇筑至模具中，制得铸态合金材料，之后在450-550℃下固溶处理10-14h，制得铸锭；

步骤S4、将制得的铸锭进行两次挤压处理，制得抗疲劳金属材料。

进一步地，步骤S2中所述保护气体由氮气、氖气和氩气按照1∶1∶0.5-0.8的体积比混合而成。

进一步地，步骤S4中第一次挤压处理时的温度为350-360℃，挤压变形速率为1.5-3.0m/min、加压比为10-15；第二次挤压处理时的温度为400-450℃，挤压变形速率为3.5-4.5m/min、加压比为15-20。

进一步地，所述精炼剂包括如下步骤制成：