一种高强度、高塑性镁合金及其制备方法

摘要

本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种高强度、高塑性镁合金及其制备方法。该合金的化学成分质量百分比为：铝6.1-9.5，锡1.0-5.0，其余为镁和添加元素，所述添加元素为硅、钇、锶和锑中的一种或几种，其中，添加元素含量质量百分比为：硅0-3.0，钇0-3.0，锶0-2.0，锑0-2.0。制备步骤为：在气体保护下，将预热后的纯镁在预定的预定温度下进行熔化，然后将一定比例的经过预热的铝和锡加入到熔体中，静置保温，然后升温至较高预定温度加入添加元素，静置保温后搅拌均匀，进行精炼和清渣处理，最后浇注成锭。该合金具有高强度和高塑性，且制备工艺简单、可靠，易于推广应用等优点。

权利要求

1.一种高强度、高塑性镁合金，其特征在于，该合金的化学成分质量百分比为：铝

6.5-8.0，锡2.5-5.0，其余为镁和添加元素，所述添加元素为锑、钇和锶中的一种或几种，添加元素含量质量百分比为：锑0.1-2.0，钇0.5-3.0，锶2.0；

所述的高强度、高塑性镁合金制备方法包括以下步骤：

(1)按照上述的镁合金成分含量进行备料，包括纯镁、纯铝、纯锡、纯锑、镁-钇中间合金、镁-锶中间合金；

(2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至200-400℃，然后升温至650-700℃进行熔化；

(3)分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯铝和纯锡加入镁熔体中，并在

650-700℃静置保温3-5分钟；

(4)继续升温至730-820℃，分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯锑、镁-钇中间合金、镁-锶中间合金中的一种或几种加入熔体中，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使成分均匀；

(5)加入2号熔剂，将温度保持在730-820℃，静置保温5-30分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭。

说明书

一种高强度、高塑性镁合金及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种高强度、高塑性镁合金及其制备方法。

背景技术

[0002] 镁合金作为最轻的工程结构金属材料，具有比强度和比刚度高、导电导热性好，兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能，良好的再生回用等优点，在汽车、通讯设备、航空等领域中备受青睐。尤其在轻量化方面，具有难以替代的显著优势。然而，常用镁合金的塑性变形能力差，抗拉强度低，在很多场合限制了其应用。北京有色金属研究总院于2004年申请的发明专利(ZL200410102510.6)给出了一种高韧性、高强度镁合金及其制备方法，为镁合金的强韧化提供了一种有效途径。然而，目前镁合金的种类相对仍然较少，急需开发适合不同工况的新型高强度、高塑性镁合金。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种工艺简单、可靠，且易于推广应用的高强度、高塑性镁合金及其制备方法。

[0004] 本发明的技术方案是：在气体保护下，将预热后的纯镁在预定的温度下进行熔化，然后将一定比例的经过预热的铝和锡加入到熔体中，静置保温，然后升温至较高预定温度加入添加元素，静置保温后搅拌均匀，进行精炼和清渣处理，最后浇注成锭。具体包括：

[0005] 1.一种高强度、高塑性镁合金，该合金的化学成分质量百分比为：铝6.1-9.5，锡1.0-5.0，其余为镁和添加元素，所述添加元素为硅、钇、锶和锑中的一种或几种，其中，添加元素含量质量百分比为：硅0-3.0，锑0-2.0，钇0-3.0，锶0-2.0。

[0006] 2.根据权利要求1所述的高强度、高塑性镁合金，所述的铝含量质量百分比为6.5-8.0，锡含量质量百分比为2.5-4.0。

[0007] 3.根据权利要求1所述的高强度、高塑性镁合金，所述的添加元素含量质量百分比为：硅0.5-2.0，锑0.1-1.0，钇0.5-2.0，锶0.1-1.0。

[0008] 4.一种权利要求1所述的高强度、高塑性镁合金制备方法，该方法包括以下步骤：

[0009] (1)按照上述的镁合金成分含量进行备料，包括纯镁、纯铝、纯锡、结晶硅、纯锑、镁-钇中间合金、镁-锶中间合金；

[0010] (2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至200-400℃，然后升温至650-700℃进行熔化；

[0011] (3)分别将上述含量的并且经过200-400℃预热的纯铝和100-150℃预热的纯锡加入镁熔体中，继续在650-700℃静置保温3-5分钟；

[0012] (4)继续升温至730-820℃，分别将上述含量的并且经过200-300℃预热的纯硅、纯锑、镁-钇中间合金、镁-锶中间合金中的一种或几种加入熔体中，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使成分均匀；

[0013] (5)加入2号熔剂，将温度保持在730-820℃，静置保温5-30分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭。

[0014] 本发明与目前已有的技术相比具有以下特点：

[0015] 本发明提供一种工艺简单、可靠，操作方便，且易于推广应用的镁合金的成分及制备方法。

[0016] 1)该镁合金具有高强度，同时具有高塑性，如铸态条件下，成分优化后的合金可获得抗拉强度为280-310MPa、延伸率为15-20％、变形率大于65-75％。

[0017] 2)锡和铝作为主要合金元素，硅、锑、钇和锶作为添加元素，本申请设计的成分含量范围未见报道；

[0018] 2)采用铸造方法生产，工艺简单。

具体实施方式

[0019] 实施例一

[0020] (1)按合金中元素的质量百分比：铝7％、锡3％、硅1.0％、锑0.5％、钇1.0％、锶0.5％、其余为镁，称取所需的纯铝、纯锡、纯锑、镁-钇中间合金、镁-锶中间合金；

[0021] (2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至200-400℃，然后升温至650-700℃进行熔化；

[0022] (3)分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯铝和纯锡加入镁熔体中，并在650-700℃静置保温3-5分钟；

[0023] (4)继续升温至730-820℃，分别将经过100-150℃预热的纯硅、纯锑、镁-钇中间合金、镁-锶中间合金加入熔体中，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使成分均匀；

[0024] (5)加入2号熔剂，将温度保持在730-820℃，静置保温5-30分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-7Al-3Sn-1Si-0.5Sb-1Y-0.5Sr合金。

[0025] 实施例二

[0026] (1)按合金中元素的质量百分比：铝9.0％、锡5.0％、硅3.0％、锑2.0％、钇3.0％、锶2.0％、其余为镁，称取所需的纯铝、纯锡、纯锑、镁-钇中间合金、镁-锶中间合金；

[0027] (2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至200-400℃，然后升温至650-700℃进行熔化；

[0028] (3)分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯铝和纯锡加入镁熔体中，并在650-700℃静置保温3-5分钟；

[0029] (4)继续升温至730-820℃，分别将经过100-150℃预热的纯硅、纯锑、镁-钇中间合金、镁-锶中间合金加入熔体中，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使成分均匀；

[0030] (5)加入2号熔剂，将温度保持在730-820℃，静置保温5-30分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-9Al-5Sn-3Si-2Sb-3Y-2Sr合金。

[0031] 实施例三

[0032] (1)按合金中元素的质量百分比：铝6.1％、锡1.0％、硅1％、钇0.5％、其余为镁，称取所需的纯铝、纯锡、结晶硅和镁-钇中间合金；

[0033] (2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至200-400℃，然后升温至650-700℃进行熔化；

[0034] (3)分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯铝和纯锡加入镁熔体中，并在650-700℃静置保温3-5分钟；

[0035] (4)继续升温至730-820℃，分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯硅、镁-钇中间合金加入熔体中，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使成分均匀；

[0036] (5)加入2号熔剂，将温度保持在730-820℃，静置保温5-30分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-6.1Al-1Sn-1Si-0.5Y合金。

[0037] 实施例四

[0038] (1)按合金中元素的质量百分比：铝6.5％、锡2.5％，其余为镁，称取所需的纯铝、纯锡；

[0039] (2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至200-400℃，然后升温至650-700℃进行熔化；

[0040] (3)分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯铝和纯锡加入镁熔体中，并在650-700℃静置保温3-5分钟；

[0041] (4)继续升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使成分均匀；

[0042] (5)加入2号熔剂，将温度保持在730-820℃，静置保温5-30分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-6.5Al-2.5Sn合金。该合金的铸态抗拉强度为290-310MPa、延伸率为15-18％、变形率大于65％

[0043] 实施例五

[0044] (1)按合金中元素的质量百分比：铝6.5％、锡4.0％，其余为镁，称取所需的纯铝、纯锡；

[0045] (2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至200-400℃，然后升温至650-700℃进行熔化；

[0046] (3)分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯铝和纯锡加入镁熔体中，并在650-700℃静置保温3-5分钟；

[0047] (4)继续升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使成分均匀；

[0048] (5)加入2号熔剂，将温度保持在730-820℃，静置保温5-30分钟，吹氩气精炼，清渣处理后，直接浇注成锭，制得Mg-6.5Al-4Sn合金。该合金的抗拉强度为280-300MPa、延伸率为16-20％、变形率大于70-75％。

[0049] 实施例六

[0050] (1)按合金中元素的质量百分比：铝8％、锡3％，其余为镁，称取所需的纯铝、纯锡；

[0051] (2)在气体保护熔炼炉中，先将上述含量的纯镁锭在坩埚中预热至200-400℃，然后升温至650-700℃进行熔化；

[0052] (3)分别将上述含量的并且经过100-150℃预热的纯铝和纯锡加入镁熔体中，并在650-700℃静置保温3-5分钟；

[0053] (4)继续升温至730-820℃，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使成分均匀；