高塑性镁合金及其制备方法

摘要

本发明涉及合金材料领域，特别涉及高塑性镁合金，其按重量百分比计由以下组分组成：铝0.5～2%，锰2%，钙0.02～0.1%，余量为镁；高塑性镁合金的制备方法为将配方量的镁升温至700-750℃，在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下，加入镁-钙中间合金，得Mg-Ca系列合金并保温；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al2Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并加入镁-锰中间合金并保温1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金，本镁合金塑性高，延伸率可高达在25%，屈服强度为260MPa，本方法制备简单，适用于大规模生产。

权利要求

1. 高塑性镁合金的制备方法，其特征在于：该高塑性镁合金按重量百分比计由以下组分组成：铝 0.5～2%；锰 2%；钙 0.02～0.1%；镁 余量；

将镁升温至700-750℃，在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金，保温0.5-1小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al2Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰，保温0.5-1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金；

所述镁、镁-钙中间相合金中的镁及镁-锰中间相合金中的镁的重量之和等于配方量的镁。

2.根据权利要求1所述的高塑性镁合金的制备方法，其特征在于：所述高塑性镁合金按重量百分比计由以下组分组成：铝 1%；锰 2%；钙 0.1%；镁 余量。

3.根据权利要求2所述的高塑性镁合金的制备方法，其特征在于：所述镁-钙中间合金中钙的质量百分数为19.43%，所述镁-锰中间相合金中锰的质量百分数为3.44%。

说明书

高塑性镁合金及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及合金材料领域，特别涉及镁合金及其制备方法。

背景技术

[0002] 镁合金具有质量轻、污染小、减振性好、导热性能高、电磁屏蔽性好等一系列优点，是一类具有发展前途的材料 近几年随着金属材料的日趋紧张、镁合金耐腐蚀水平的提高以及生产加工技术的不断成熟，镁合金的产量年年保持很高的增长势头。变形镁合金比铸造镁合金强度更高、延展性更好、能适应不同场合结构件的使用要求。镁合金的挤压、轧制、锻造等变形工艺从2O世纪四五十年代就开始应用，但始终存在成品率低、生产成本偏高等问题，为此必须发展高塑性变形镁合金。发展高塑性镁合金，利用塑性加工方式生产型材，有助于改善镁合金成形方式上的不足，促进镁合金的生产应用，而且还能提高镁合金的力学性能，在一定程度上解决其强韧性的不足；此外，在使用时高塑性镁合金还具有更高的安全性。因此，开发高塑性的镁合金是适应镁合金长远发展趋势的要求，也是促进镁合金进一步推广应用的关键技术。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种高塑性镁合金，其具有塑性高兼具一定强度，且成本相对于含稀土元素的变形镁合金低的多。

[0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：

[0005] 高塑性镁合金，按重量百分比计由以下组分组成：

[0006] 铝 0.5～2%;

[0007] 锰 2%;

[0008] 钙 0.02～0.1%;

[0009] 镁 余量。

[0010] 进一步，所述的高塑性镁合金，按重量百分比计由以下组分组成：

[0011] 铝 2%；

[0012] 钙 0.05%；

[0013] 锰 2%;

[0014] 镁 余量。

[0015] 本发明的目的之二在于提供一种高塑性镁合金的制备方法，该方法操作简单，适用于工业化生产。

[0016] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：

[0017] 将镁升温至700-750℃，在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金，保温0.5-1小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al2Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰，保温0.5-1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金；

[0018] 所述镁、镁-钙中间相合金中的镁及镁-锰中间相合金中的镁的重量之和等于配方量的镁。

[0019] 进一步，所述镁-钙中间合金中钙的质量百分数为19.43%，所述镁-锰中间相合金中锰的质量百分数为3.44%。

[0020] 本发明的有益效果在于：该高塑性镁合金中，相对于稀土元素来说，Al和Ca的资源丰富，价格低，该高塑性镁合金一吨为2.2万，相对于含稀土元素的镁合金成本较低；细化晶粒效果明显，晶粒尺寸10μm，且制备简单。在合金中，铝（Al）和钙（Ca）可以生成Al2Ca可以细化晶粒，剩余的部分Al又可以和Mn生成Al8Mn5,这种化合物可以清除坩埚上的Fe元素，生成Al8(FeMn)5,同时Al和Mn还可以降低镁合金的c/a值。该合金具有良好的塑性条件，成为制造板材的良好材料；延伸率可高达在25%，屈服强度是在260mpa。

[0021] 整个配方中，将铝、锰、钙、作为合金元素单独或复合加入镁合金中，铝可以与镁形成有限固溶体，形成的镁-铝固溶体仍然是六方晶体，但其由于铝的加入可能会减小轴比，进而激活镁合金室温下的非基面滑移而提高其塑性。在这些复合元素当中，要求铝要过量，多余的铝能与钙形成Al2Ca，该化合物具有细化晶粒的作用。晶粒细化可以激活棱柱面和锥面的潜在的非基滑移系提高塑性，并且还具有细晶强化作用。加入的锰元素能与铝生成Al8Mn5，由于镁合金熔炼时不可避免的会有铁杂，而铁可以溶于该化合物Al8Mn5，锰的作用除了除铁净化基体外，还可以提高镁合金的耐腐蚀性能。该方案得到的镁合金不仅具有由于合金固溶所产生的塑性增强，还有晶粒细化导致的塑性增强，因此具有良好的塑性，锰使材料具有良好的耐腐蚀性性能。

具体实施方式

[0022] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。

[0023] 实施例1 高塑性镁合金的制备

[0024] 1 配方

[0025] 在高塑性镁合金的配方中，按重量百分比计：铝0.5%；钙0.1%； 锰2%;余量为镁。

[0026] 2 制备

[0027] 将镁升温至700-750℃，在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金并保温0.5小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al2Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰并保温1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金。

[0028] 3 性能参数

[0029] 经测试，其延伸率为22%，强度为200mpa。

[0030] 实施例2 高塑性镁合金的制备

[0031] 1 配方

[0032] 在高塑性镁合金的配方中，按重量百分比计：铝1.5%；钙0.1%； 锰2%；余量为镁。

[0033] 2 制备