[发明专利]一种铸造稀土镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铸造稀土镁合金及其制备方法，属于金属材料合金技术领域。其中，铸造稀土镁合金由以下质量百分比的组分组成：0.2%—1.3%Cu、0.6%—1%Mn、0.2%—0.6%Ti和重稀土元素12.5%—14.5%Ho，其余为Mg和一些不可避免的杂质元素。本发明的铸造稀土镁合金具有优异的室温和高温力学性能，最佳配比合金在室温（20℃）、225℃、275℃条件下的最大抗拉强度分别为288MPa、275MPa、249MPa。

技术领域

本发明涉及一种铸造稀土镁合金，同时还涉及一种该铸造稀土镁合金的制备方法，属于金属材料合金技术领域。

背景技术

镁合金是目前工程应用中最轻质的金属结构材料，具有密度小，比强度和比刚度高，减震性好、阻尼效果显著，易于机加工等优点，在5G通讯、轨道交通、航空航天等领域有着广泛的应用前景。纯镁的强度不高，室温塑性差，不能直接作为结构件使用，合金化是改善镁合金组织和性能最有效的方式，添加到镁合金中最常用的元素有Gd、Y、Sm、Nd、Al、Ca、Zn、Zr等。中国专利公开号CN110760728A公开了一种长周期结构强化的高强耐热稀土镁合金及其制备方法，合金组分为Mg-(6.5-8)Gd-(1-2.2)Y-(0.2-0.6)Zn-(0.3-0.6)Cu-(0.1-0.5％)Zr，合金熔炼温度需要在760—800℃高温条件下完成，通过均匀化和挤压变形处理后才能获得高性能的镁合金，且稀土元素Y在铸造成型过程中容易富集在镁合金熔体表面，形成富Y的氧化层，熔铸过程中一旦出现两股镁合金熔体交汇，就会将富Y的氧化层卷入到铸件中形成氧化物夹杂。中国专利公开号CN108070763A公开了一种具有LPSO和/或SFs结构的镁合金及其制备方法，合金组分为Mg-(2.5-7.0)Gd-(0.5-3.0)Cu-(0.2-1.2)Zr，合金需要采用可使冷却水流经模具管道的特制模具来控制合金凝固速度获得合金初始组织，然后采用低温固溶的方式获得具有均匀腐蚀性能的固溶态的镁合金。以上现有技术所限制合金成分的配比、制备工艺大大增加了工业生产的难度、劳动强度以及提升了生产成本。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种性能优异的铸造稀土镁合金。

本发明的第二个目的在于提供一种生产工艺简单，成本低的铸造稀土镁合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种铸造稀土镁合金，由以下重量百分比的组分组成：0.2％—1.3％Cu、0.6％—1％Mn、0.2％—0.6％Ti和重稀土元素12.5％—14.5％，其余为Mg和一些不可避免的杂质元素。

所述的重稀土元素为Ho或Gd、Y中的任一种。

所述的重稀土元素为Ho。

所述不可避免的杂质元素的含量不超过0.03％。

所述Cu、Mn及Ti的总添加量不超过2％。

本发明的技术方案还采用了一种铸造稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备，原料选用市售纯Mg、纯Cu、纯Mn，Mg-Ho和Mg-Ti中间合金；

(2)合金熔炼，在合金熔炼和浇铸时均采用体积比为1:99的SF₆和CO₂进行保护，合金熔炼温度745—765℃，保温时间30—50min，浇注温度710—730℃，模具选用预热300～350℃的钢制模具，得到合金铸锭；

(3)热处理，合金铸锭的固溶温度为400—500℃，固溶时间为10—20h；采用拉伸蠕变时效处理，时效工艺为180—200℃/80—100MPa，蠕变时效时间为10—20h，既得稀土镁合金。

步骤(1)中的原材料纯度均不低于99.95％。

步骤(2)中的合金熔炼采用中频电磁感应炉熔炼。