含锡镁合金及其制备和加工方法

摘要

本发明涉及一种含锡镁合金及其制备和加工方法，属于工业用镁合金范畴。该含锡镁合金，按照质量百分比计，其组成为：Sn：5～12％，Al：0.5～3.5％，Zn：0.3～1.5％，Ti：0.3～2.5％，Cu：0.3～3.2％，其余为Mg。通过备料、原料预热、合金熔炼、浇铸、均匀化处理、后续再变形、时效处理和空冷等步骤制备加工得到。本发明的含锡镁合金具有高温稳定性及较高淬透能力，同时成本低。另外，该合金的导热能力较好，改善了传统耐热镁合金导热性能较差的缺点，进一步扩大了镁合金的应用领域。

权利要求

1.一种含锡镁合金的制备和加工方法，包括如下步骤：

(1)含锡镁合金按照以下质量百分比进行备料，Sn：5～12％，Al：0.5～3.5％，Zn：0.3～

1.5％，Ti：0.3～2.5％，Cu：0.3～3.2％，其余为Mg；Ti以Mg-10Ti中间合金形式添加，Zn、Al、Sn、Cu和剩余的Mg以纯金属形式加入；

(2)将Mg及Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu进行预热；

(3)在预热的熔炼炉中进行合金熔炼，首先将占总质量40～60％的Mg放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，然后继续加入Mg，直至剩余10％的Mg，整个过程温度控制在680℃-750℃之间，保持3min-5min，搅拌并撇除浮渣；

(4)依次加入Zn、Al、Sn和Cu，待全部熔 解后，加入Mg-10Ti合金，升高熔体温度并控制在750～800℃之间，搅拌熔体并撇去浮渣；

(5)将剩余的10％纯镁锭加入到熔体中，充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在650～700℃之间，然后进行浇铸，获得铸锭；

(6)铸锭温度降低到500～550℃时，进行均匀化处理；

(7)均匀化后的合金进行后续再变形，然后冷却；

(8)对变形后的合金进行时效处理，时效后空冷。

2.根据权利要求1所述的含锡镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的含锡镁合金中，Sn为5～10％，Al为1.0～3.0％，Zn为0.5～1.5％，Ti为0.5～2.0％，Cu为0.3～3.0％，其余为Mg。

3.根据权利要求2所述的含锡镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的含锡镁合金中，Sn为6～9％，Al为1.0～2.5％，Zn为1.0～1.5％，Ti为0.5～1.5％，Cu为0.3～2.0％，其余为Mg。

4.根据权利要求3所述的含锡镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的含锡镁合金中，Sn为7～9％，Al为1.5～2.0％，Zn为1.0～1.5％，Ti为0.5～1.0％，Cu为0.5～1.5％，其余为Mg。

5.根据权利要求1所述的含锡镁合金的制备和加工方法，其特征在于：Mg的预热温度为

150℃-250℃，持续15～30min；Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu的预热温度为200～220℃，预热时间

10～30min。

6.根据权利要求1所述的含锡镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的熔炼炉的预热温度为300-500℃，保护气体中氩气与四氟乙烷气体的体积比例为20:1。

7.根据权利要求1所述的含锡镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的铸锭温度降低到500～550℃时，进行如下处理：

1)铸锭直径尺寸在300mm以内，在马弗炉里进行均匀化处理，温度控制在500～550℃之间，均匀化时间为8～72h之间；

2)铸锭直径大于300mm，在铸锭温度条件下进行塑性变形，包括锻造和/或挤压，材料最终温度不低于500℃；最终变形是锻造成形时，直接进行均匀化处理，在500～550℃条件下进行保温，时间为6～36h；最终变形是挤压成形时，先冷却至室温后分解成段，然后再次进行均匀化处理，均匀化处理温度为500～550℃，保温时间为6～36h。

8.根据权利要求1所述的含锡镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的后续再变形包括锻造、挤压和轧制中的一种或者几种组合，温度控制在500℃以上；冷却方式为水冷和气冷中的一种或者多种组合。

9.根据权利要求1所述的含锡镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的时效处理的温度为120～230℃，保温时间为10～100h，为单级时效或多级时效，多级时效梯度差不少于50℃。

说明书

含锡镁合金及其制备和加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种含锡镁合金及其制备和加工方法，属于工业用镁合金范畴。

背景技术

[0002] 镁合金是一种高比强度、高比刚度材料，目前关于镁合金的研究主要集中在其结构特性上，有望取代部分铝合金进行应用。随着航空航天武器装备的不断发展，对结构功能一体化材料的需求不断增加，轻质高强镁合金逐步得到采用，虽然镁合金具有众多优点，但是其耐热性能较差是限制其进一步应用的重要因素之一，因此，如何提高合金耐热特性是镁合金开发的重要关注点。根据报道可知，提高镁合金耐热性主要是通过两个方面实现，一方面是在镁合金表明增加屏蔽层，典型的有微弧氧化法或者等离子镀法，其实质是阻隔热量与合金，进而提高合金的耐热性能，这些方法的最大缺点在于过分依赖合金表面的膜结构，一旦膜结构发生破裂，就无法实现保护功能，具有一定的局限性；另一方面，就是通过合金化的方法，在合金中添加一定比例的特定元素，形成具有高温稳定特性的强化相，进而提高镁合金的耐热性能，合金化后的镁合金由于本身就具有耐热特征，因此应用起来更加便捷，所以该方向是研究耐热镁合金的主流趋势，然而如何选择合适的合金化元素，是目前的主要难点。典型的具有提高耐热性能的合金化元素包括碱土元素和稀土元素，碱土元素的添加一般针对AZ合金，属于较为便宜的廉价金属，一般添加量很有限，仅适用于车企等对成本要求非常严格的行业，这类合金进一步扩大应用的可能性很低，主要原因就是形成的强化相较为硬脆，不能发挥热处理强化的效果。稀土元素被认为是目前最具潜力的一类合金化元素，典型的包括Gd、Y等具有热处理强化能力的高固溶度元素，以及La、Ce等具有低固溶度但可形成高温稳定相的元素，目前国内外已经开发了数十个关于稀土镁合金的牌号，其应用的范围广度也是其他种类镁合金所不能比拟的，然而，稀土的稀缺特性直接导致合金成本的大幅度提高，能够规模化使用的领域也仅限于国防，大规模多数量的推广应用还不现实。因此，针对上述现象，急需要开发一种成本相对较低，同时具有优良耐热特性的镁合金。

发明内容

[0003] 本发明的主要目的是研制开发一种含锡镁合金，该含锡镁合金成本较低，同时具有优良的耐热特性。本发明利用锡在镁中具有高固溶度的特点，同时可以形成具有热温稳定性高的强化相，在成本相对可控的前提下，最终实现合金高强耐热的结构特性。

[0004] 一种含锡镁合金，按照质量百分比计，其具体成分组成为：Sn：5～12％，Al： 0.5～3.5％，Zn：0.3～1.5％，Ti：0.3～2.5％，Cu：0.3～3.2％，其余为Mg。合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0005] 含锡镁合金中，Sn的含量优选为5～10％，更优选为6～9％，最优选为7～9％； Al的含量优选为1.0～3.0％，更优选为1.0～2.5％，最优选为1.5～2.0％；Zn的含量优选为0.5～1.5％，更优选为1.0～1.5％；Ti的含量优选为0.5～2.0％，更优选为0.5～1.5％，最优选为0.5～1.0％；Cu的含量优选为0.3～3.0％，更优选为0.3～2.0％，最优选为 0.5～
1.5％。

[0006] 优选的，含锡镁合金中，Sn为5～10％，Al为1.0～3.0％，Zn为0.5～1.5％，Ti 为0.5～2.0％，Cu为0.3～3.0％，其余为Mg。

[0007] 更优选的，含锡镁合金中，Sn为6～9％，Al为1.0～2.5％，Zn为1.0～1.5％，Ti 为0.5～1.5％，Cu为0.3～2.0％，其余为Mg。

[0008] 最优选的，含锡镁合金中，Sn为7～9％，Al为1.5～2.0％，Zn为1.0～1.5％，Ti 为0.5～1.0％，Cu为0.5～1.5％，其余为Mg。

[0009] Sn：成本相对较低，在镁合金中具有较大的固溶度，随着温度下降其固溶度显著下降，因此可作为热处理强化重要备选元素之一，另外，Mg-Sn合金的共晶温度也相对较高，超过一般稀土和镁的共晶温度，达到561℃，说明Mg2Sn相具有非常高的耐热特性。Sn的含量选择为5～12％时，在极限固溶度之内，且可以进行热处理强化。

[0010] Al：成本相对较低，可以改善共晶组织的凝固状态，提高合金的塑韧性。Al 含量选择为0.5～3.5％时，在极限固溶度之内，不会过多的形成Mg-Al低熔点相，可以提高合金的塑性及强度。

[0011] Zn：与Cu元素结合形成MgZnCu相，可以提高合金的导热、导电性。Zn及 Cu成分的选择是根据凝固组织特点而选择的，过多的含量会造成显著的成分偏析，过少，达不到增加合金导电导热的能力。

[0012] Ti：与Zn、Mg及Cu形成更为复杂的四元相，该相可以进一步抑制固溶过程中晶粒尺寸的长大。Ti含量选择为0.3～2.5％，考虑到Ti元素在镁中的固溶度极低，相形成效率较高，同时又要兼顾对晶粒尺寸的影响效果。

[0013] 本发明的另一目的是提供上述含锡镁合金的制备和加工方法。

[0014] 一种含锡镁合金的制备和加工方法，包括如下步骤：

[0015] (1)按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti以Mg-10Ti 中间合金形式添加，Zn、Al、Sn和Cu以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入；

[0016] (2)将镁及Zn、Al、Sn和Cu进行预热，使表面无水汽；镁的预热温度为 150℃-250℃，持续15～30min；Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu的预热温度为200～220℃，预热时间10～30min；

[0017] (3)在预热的熔炼炉中进行合金熔炼，首先将占总质量40～60％经预热后的镁放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁，直至剩余10％的镁，整个过程温度控制在680℃-750℃之间，此状态下保持3min-5min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；熔炼炉的预热温度为300～500℃

[0018] (4)依次加入Zn、Al、Sn和Cu，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，升高熔体温度并控制在750～800℃之间，不断搅拌熔体并撇去浮渣；

[0019] (5)将剩余的10％镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在650～700℃之间，然后进行浇铸，获得铸锭；

[0020] (6)铸锭温度降低到500～550℃时，进行均匀化处理：

[0021] 1)铸锭直径尺寸在300mm以内，则在马弗炉里进行均匀化处理，温度控制在 500～550℃之间，均匀化时间为8～72h之间；

[0022] 2)铸锭直径大于300mm，则在铸锭温度条件下进行塑性变形，包括锻造和/或挤压，材料最终温度不低于500℃；最终变形是锻造成形时，直接进行均匀化处理，在500～550℃条件下进行保温，时间为6～36h；最终变形是挤压成形时，先冷却至室温(25℃)后分解成段，然后再进行均匀化处理，均匀化处理温度为500～550℃，保温时间为6～36h；

[0023] (7)均匀化处理后的合金进行后续再变形，再变形包括锻造、挤压和轧制中的一种或者几种组合，温度控制在500℃以上，然后快速冷却，冷却方式为水冷和气冷中的一种或者多种组合；

[0024] (8)对变形后的合金进行时效处理，时效温度为120～230℃，保温时间为 10～100h，可以为单级时效或多级时效，多级时效梯度差不少于50℃，时效后空冷。

[0025] 本发明优点：本发明是根据Sn在镁中具有较大固溶度的特点，通过进一步添加Al、Zn、Cu等合金元素，获得了一种具有高温稳定性及较高淬透能力的镁合金。由于合金中没有昂贵的稀土金属，因此具有很好的可推广潜力。另外，该合金中由于添加了Cu及Zn元素，可以形成MgZnCu相，该相可以提高合金的导热能力，改善了传统耐热镁合金导热性能较差的缺点，进一步扩大了镁合金的应用领域。

具体实施方式

[0026] 本发明含锡镁合金的制备加工方法，包括备料、原料预热、合金熔炼、浇铸、均匀化处理、后续再变形、时效处理和空冷等步骤。

[0027] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入；。

[0028] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到150℃-250℃，持续15～30min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到200～220℃，预热时间10～30min，同样保证表面无水汽；

[0029] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼，预热温度为300-500℃。首先将约占总量40～60％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在 680℃-750℃之间，此状态下保持3min-5min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例约为20:1。

[0030] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，并不断升高熔体温度并控制在750～800℃之间，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0031] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在650～700℃之间，然后进行浇铸，获得铸锭。

[0032] 6、铸锭温度降低到500～550℃时，进行如下处理：

[0033] a)如果铸锭直径尺寸在300mm以内，则将其移至马弗炉里进行均匀化处理，马弗炉温度控制在500～550℃之间，均匀化时间为8～72h之间。

[0034] b)如果铸锭直径大于300mm，则在铸锭温度条件下进行塑性变形，包括锻造和挤压，二者可以进行组合，但必须保证材料最终温度不低于500℃。如果最终是锻造成形的，可直接进行均匀化处理，即将变形后的材料在500～550℃条件下进行保温，时间为6～36h；如果最终是挤压成形的，需要冷却后分解成段，然后再次进行均匀化处理，即将挤压材冷却至室温，然后锯切成段，然后再升温至500～550℃条件下进行保温，时间为6～36h。

[0035] 7、对于均匀化后的合金可以直接进行后续再变形，具体包括锻造、挤压或者轧制中的一种或者几种组合，温度控制在500℃以上，然后快速冷却，冷却方式具体可为水冷或者气冷中的一种或者多种组合。

[0036] 8、对变形后的合金进行时效处理，具体为120～230℃，保温10～100h，可以为单级时效，也可以为多级时效，多级时效梯度差不少于50℃。时效后空冷。

[0037] 实施例1

[0038] 含锡镁合金的具体成分如表1，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0039] 表1

[0040]

[0041] 具体制备方法如下：

[0042] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0043] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到150℃，持续15min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到200℃，预热时间10min，同样保证表面无水汽；

[0044] 3、在已经预热的熔炼炉(预热温度为350℃)中进行合金熔炼。首先将约占总重量60％、经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在680℃，此状态下保持3min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比为20:1；

[0045] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，并不断升高熔体温度并控制在750℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0046] 5、将剩余10％的纯镁加入到熔体中，充分搅拌的同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在650℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径为350mm。

[0047] 6、铸锭温度降低到550℃时，进行如下处理：

[0048] 在铸锭温度条件下进行锻造，保证材料最终温度不低于500℃。锻造成形后，直接将材料在500℃下进行均匀化处理，保温时间为36h；

[0049] 7、对于均匀化后的合金直接进行挤压变形，挤压温度控制在500℃，挤压后快速水冷。

[0050] 8、对变形后的合金进行时效处理，时效温度为120℃，保温100h。时效后空冷。

[0051] 实施例2

[0052] 含锡镁合金的具体成分如表2，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0053] 表2

[0054]

[0055] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0056] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到150℃，持续20min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到200℃，预热时间15min，同样保证表面无水汽；

[0057] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为400℃)。首先将约占总量60％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在680℃，此状态下保持5min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0058] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在750℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0059] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在650℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径尺寸为250mm。

[0060] 6、铸锭温度降低到550℃时，进行如下处理：

[0061] 将铸锭移至马弗炉里进行均匀化处理，马弗炉温度控制在550℃，均匀化时间为10h。

[0062] 7、对于均匀化后的合金直接进行挤压变形，温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为水冷。

[0063] 8、对变形后的合金进行时效处理，时效温度为140℃，保温80h。时效后空冷。

[0064] 实施例3

[0065] 含锡镁合金的具体成分如表3，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0066] 表3

[0067]

[0068] 具体制备方法如下：

[0069] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0070] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到200℃，持续20min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到200℃，预热时间15min，同样保证表面无水汽；

[0071] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为400℃)。首先将约占总量60％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在700℃，此状态下保持5min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0072] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在780℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0073] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在650℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径尺寸为300mm。

[0074] 6、铸锭温度降低到550℃时，进行如下处理：

[0075] 将铸锭移至马弗炉里进行均匀化处理，马弗炉温度控制在550℃，均匀化时间为20h。

[0076] 7、对均匀化后的合金直接进行挤压变形，温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为水冷。

[0077] 8、对变形后的合金进行双级时效处理，时效温度为120℃、保温50h，然后升至200℃、保温10h。时效后空冷。

[0078] 实施例4

[0079] 含锡镁合金的具体成分如表4，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0080] 表4

[0081]

[0082] 具体制备方法如下：

[0083] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0084] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到150℃，持续30min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到220℃，预热时间10min，同样保证表面无水汽；

[0085] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为450℃)。首先将约占总量50％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在700℃，此状态下保持4min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0086] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在780℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0087] 5、将剩余10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在660℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径尺寸为450mm。

[0088] 6、铸锭温度降低到530℃时，进行如下处理：

[0089] 在500℃下进行锻造，锻造过程中保证材料的最终温度不低于500℃。然后直接进行均匀化处理，即将锻造后的材料在530℃下进行保温，保温时间为32h。

[0090] 7、对于均匀化后的合金直接进行轧制变形，温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为水冷。

[0091] 8、对变形后的合金进行双级时效处理，时效温度为120℃、保温60h，随后升温至220℃、保温15h。时效后空冷。

[0092] 实施例5

[0093] 含锡镁合金的具体成分如表5，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0094] 表5

[0095]

[0096] 具体制备方法如下：

[0097] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0098] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到220℃，持续30min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到220℃，预热时间30min，同样保证表面无水汽；

[0099] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为500℃)。首先将约占总量50％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在700℃，此状态下保持5min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0100] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在760℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0101] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在680℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径尺寸为400mm。

[0102] 6、铸锭温度降低到530℃时，进行如下处理：

[0103] 在铸锭温度条件下进行锻造，保证材料最终温度不低于500℃。锻造成形后，直接进行均匀化处理，即将锻造后的材料在500℃下进行保温，保温时间为30h。

[0104] 7、对于均匀化后的合金直接进行挤压变形，温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为气冷+水冷。

[0105] 8、对变形后的合金进行双级时效处理，时效温度为130℃、保温60h，随后升温至220℃、保温10h。时效后空冷。

[0106] 实施例6

[0107] 含锡镁合金的具体成分如表6，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0108] 表6

[0109]

[0110] 具体制备方法如下：

[0111] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0112] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到250℃，持续15min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到220℃，预热时间10min，同样保证表面无水汽；

[0113] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为380℃)。首先将约占总量50％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在720℃，此状态下保持4min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0114] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在780℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0115] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在680℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭尺寸为350mm。

[0116] 6、铸锭温度降低到520℃时，进行如下处理：

[0117] 在铸锭温度条件下进行锻造，保证材料最终温度不低于500℃。锻造后，直接进行均匀化处理，即将变形后的材料在550℃条件下进行保温，保温时间为32h。

[0118] 7、对于均匀化后的合金直接进行轧制变形，轧制温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为水冷。

[0119] 8、对变形后的合金进行时效处理，时效温度为230℃，保温20h。时效后空冷。

[0120] 实施例7

[0121] 含锡镁合金的具体成分如表7，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0122] 表7

[0123]

[0124] 具体制备方法如下：

[0125] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0126] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到200℃，持续20min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到220℃，预热时间10min，同样保证表面无水汽；

[0127] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为420℃)。首先将约占总量50％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在720℃，此状态下保持3min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0128] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在800℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0129] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在700℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径尺寸为300mm。

[0130] 6、铸锭温度降低到550℃时，进行如下处理：

[0131] 将铸锭移至马弗炉里进行均匀化处理，马弗炉温度控制在500℃，均匀化时间为48h。

[0132] 7、对于均匀化后的合金进行锻造+挤压再变形，温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为气冷+水冷。

[0133] 8、对变形后的合金进行多级时效处理，时效温度为120℃、保温40h，随后升温至180℃、保温20h，最后升温至230℃、保温10h。时效后空冷。

[0134] 实施例8

[0135] 含锡镁合金的具体成分如表8，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0136] 表8

[0137]

[0138] 具体制备方法如下：

[0139] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0140] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到220℃，持续20min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到220℃，预热时间10min，同样保证表面无水汽；

[0141] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为420℃)。首先将约占总量40％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在750℃，此状态下保持3min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0142] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在800℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0143] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在700℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径尺寸为200mm。

[0144] 6、铸锭温度降低到520℃时，进行如下处理：

[0145] 将铸锭移至马弗炉里进行均匀化处理，马弗炉温度控制在520℃，均匀化时间为48h。

[0146] 7、对于均匀化后的合金直接进行轧制变形，温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为水冷。

[0147] 8、对变形后的合金进行双级时效处理，时效温度为140℃、保温60h，随后升温至220℃、保温20h。时效后空冷。

[0148] 实施例9

[0149] 含锡镁合金的具体成分如表9，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0150] 表9

[0151]

[0152] 具体制备方法如下：

[0153] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0154] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到220℃，持续20min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到220℃，预热时间20min，同样保证表面无水汽；

[0155] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为480℃)。首先将约占总量40％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在720℃，此状态下保持5min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0156] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在750℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0157] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在650℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径尺寸为400mm。

[0158] 6、铸锭温度降低到550℃时，进行如下处理：

[0159] 在铸锭温度条件下进行挤压变形，保证材料的最终温度不低于500℃。挤压成形后，冷却并分解成段，然后再次进行均匀化处理，即将挤压材冷却至室温，然后锯切成段，然后再升温至500℃进行保温，时间为36h。

[0160] 7、对于均匀化后的合金直接进行轧制变形，温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为气冷+水冷。

[0161] 8、对变形后的合金进行时效处理，时效温度为230℃，保温10h。时效后空冷。

[0162] 实施例10

[0163] 含锡镁合金的具体成分如表10，合金元素均按照质量百分比进行添加。

[0164] 表10

[0165]

[0166] 具体制备方法如下：

[0167] 1、按本发明所述的镁合金成分的重量百分比进行备料；其中，Ti是以Mg-10Ti 中间合金进行添加，Zn、Al、Sn和Cu均以纯金属形式加入，剩余的Mg以纯镁锭的形式加入。

[0168] 2、在预热炉中，将纯镁锭预热到180℃，持续25min，保证镁锭表面无水汽；另外将Mg-10Ti、Zn、Al、Sn和Cu预热到200℃，预热时间25min，同样保证表面无水汽；

[0169] 3、在已经预热的熔炼炉中进行合金熔炼(预热温度为410℃)。首先将约占总量40％经预热后的纯镁锭放入熔炼炉中，使其在保护气体的保护下完全熔化，然后继续加入镁锭，最后保留10％的纯镁不添加，整个过程将温度控制在700℃，此状态下保持4min，搅拌并撇除浮渣，保护气体为氩气及四氟乙烷气体的混合气体，两者体积比例为20:1；

[0170] 4、依次加入Zn、Al、Sn和Cu元素，待其他元素全部溶解后，最后加入Mg-10Ti 合金，不断升高熔体温度并控制在780℃，不断搅拌熔体并撇去浮渣。

[0171] 5、将剩余的10％的纯镁加入到熔体中，并充分搅拌，同时对熔体进行降温处理，熔体的最终温度控制在680℃，然后进行浇铸获得铸锭，铸锭直径尺寸为350mm。

[0172] 6、铸锭温度降低到550℃时，进行如下处理：

[0173] 在铸锭温度条件下进行锻造+挤压变形，保证材料最终温度不低于500℃。挤压成形后，冷却并分解成段，然后再次进行均匀化处理，即将挤压材冷却至室温，然后锯切成段，然后再升温至550℃进行保温，时间为12h。

[0174] 7、对于均匀化后的合金可以直接进行轧制变形，温度控制在500℃，然后快速冷却，冷却方式为气冷+水冷。

[0175] 8、对变形后的合金进行多级时效处理，时效温度为120℃、保温40h，随后升温至180℃、保温20h，最后再升温至230℃、保温10h。时效后空冷。

[0176] 实施例1-10制备的含锡镁合金的性能测试结果如表11所示。

[0177] 表11

[0178] 实施例 σb(室温)/MPa σb(200℃)/MPa σb(250℃)/MPa σb(300℃)/MPa1 356 330 285 222
2 362 335 293 245
3 383 351 297 252
4 428 365 302 267
5 433 368 309 269
6 458 372 315 276
7 460 373 317 277
8 469 382 322 289
9 473 390 329 292
10 479 393 331 298

[0179] 其中，σb代表材料抗拉强度。

[0180] 从表11中，可以看到实施例1-10在室温时材料的抗拉强度在356-479MPa之间，在温度为200℃时材料的抗拉强度在330-393MPa之间，在温度为250℃时材料的抗拉强度在285-331MPa之间，在温度为300℃时材料的抗拉强度在222-298MPa 之间。

[0181] 本发明的含锡镁合金具有高温稳定性及较高淬透能力，同时成本低。另外，该合金的导热能力较好，改善了传统耐热镁合金导热性能较差的缺点，进一步扩大了镁合金的应用领域。

[0182] 在上述本发明的技术方案中，所述的合金组分中锡、铝、锌、钛、铜的含量在限定范围内可自由选择，此处不再一一列举，故以上说明所包含的技术方案应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。