專利名稱：一種高強(qiáng)度、高塑性鎂合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高強(qiáng)度、高塑性鎂合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金作為最輕的工程結(jié)構(gòu)金屬材料，具有比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，兼有良 好的阻尼減震和電磁屏蔽性能，良好的再生回用等優(yōu)點，在汽車、通訊設(shè)備、航空等領(lǐng)域中 備受青睞。尤其在輕量化方面，具有難以替代的顯著優(yōu)勢。然而，常用鎂合金的塑性變形能 力差，抗拉強(qiáng)度低，在很多場合限制了其應(yīng)用。北京有色金屬研究總院于2004年申請的發(fā) 明專利(ZL200410102510.6)給出了一種高韌性、高強(qiáng)度鎂合金及其制備方法，為鎂合金的 強(qiáng)韌化提供了一種有效途徑。然而，目前鎂合金的種類相對仍然較少，急需開發(fā)適合不同工 況的新型高強(qiáng)度、高塑性鎂合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、可靠，且易于推廣應(yīng)用的高強(qiáng)度、高塑性鎂合金及 其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在氣體保護(hù)下，將預(yù)熱后的純鎂在預(yù)定的溫度下進(jìn)行熔化，然后 將一定比例的經(jīng)過預(yù)熱的鋁和錫加入到熔體中，靜置保溫，然后升溫至較高預(yù)定溫度加入添 加元素，靜置保溫后攪拌均勻，進(jìn)行精煉和清渣處理，最后澆注成錠。具體包括
1. 一種高強(qiáng)度、高塑性鎂合金，該合金的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為鋁6.1-9.5,錫1.0-5.0， 其余為鎂和添加元素，所述添加元素為硅、釔、鍶和銻中的一種或幾種，其中，添加元素含 量質(zhì)量百分比為硅0-3.0,銻0-2.0，釔0~3.0，鍶0-2.0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、高塑性鎂合金，所述的鋁含量質(zhì)量百分比為6.5-8.0， 錫含量質(zhì)量百分比為2.5"4.0。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、高塑性鎂合金，所述的添加元素含量質(zhì)量百分比為 硅0.5—2.0，銻0.1-1.0，憶0.5-2.0，鍶0.1—1.0。
4. 一種權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、高塑性鎂合金制備方法，該方法包括以下步驟
(1) 按照上述的鎂合金成分含量進(jìn)行備料，包括純鎂、純鋁、純錫、結(jié)晶硅、純銻、鎂-釔中間合金、鎂-鍶中間合金；
(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200400°C，然后升溫至650-700'C進(jìn)行熔化；
(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過20040(TC預(yù)熱的純鋁和100^15(TC預(yù)熱的純錫加入鎂 熔體中，繼續(xù)在650-70(TC靜置保溫3-5分鐘；
(4) 繼續(xù)升溫至730-82(TC，分別將上述含量的并且經(jīng)過200-30(TC預(yù)熱的純硅、純銻、 鎂-紀(jì)中間合金、鎂-鍶中間合金中的一種或幾種加入熔體中，靜置保溫5-10分鐘，然后攪 拌1-15分鐘，使成分均勻；
(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730-82(TC，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠。
本發(fā)明與目前已有的技術(shù)相比具有以下特點
本發(fā)明提供一種工藝簡單、可靠，操作方便，且易于推廣應(yīng)用的鎂合金的成分及制備方法。
1) 該鎂合金具有高強(qiáng)度，同時具有高塑性，如鑄態(tài)條件下，成分優(yōu)化后的合金可獲得 抗拉強(qiáng)度為280-3lOMPa、延伸率為15-20%、變形率大于65-75%。
2) 錫和鋁作為主要合金元素，硅、銻、釔和鍶作為添加元素，本申請設(shè)計的成分含量 范圍未見報道；
2)采用鑄造方法生產(chǎn)，工藝簡單。
具體實施方式
實施例一
(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁7%、錫3%、硅1.0%、銻0.5%、釔1.0%、鍶0.5%、 其余為鎂，稱取所需的純鋁、純錫、純銻、鎂-釔中間合金、鎂-鍶中間合金；
(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200"40(TC，然后升 溫至650"70(TC進(jìn)行熔化；
(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 650-70(TC靜置保溫3-5分鐘；
(4) 繼續(xù)升溫至730-820'C，分別將經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純硅、純銻、鎂-紀(jì)中間合金、 鎂-鍶中間合金加入熔體中，靜置保溫5-10分鐘，然后攪拌1-15分鐘，使成分均勻；
(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730"82(TC，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg-7A1-3Sn-ISi-0.5Sb~lY-0.5Sr合金。
實施例二
(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁9.0%、錫5.0%、硅3.0%、銻2.0%、紀(jì)3.0%、鍶 2.0%、其余為鎂，稱取所需的純鋁、純錫、純銻、鎂-釔中間合金、鎂-鍶中間合金；
(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至20(M0(TC，然后升 溫至650-700 x:進(jìn)行熔化；(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 650-700。C靜置保溫3-5分鐘；
(4) 繼續(xù)升溫至730-82(TC，分別將經(jīng)過100-150。C預(yù)熱的純硅、純銻、鎂-憶中間合金、 鎂-鍶中間合金加入熔體中，靜置保溫5-10分鐘，然后攪拌1-15分鐘，使成分均勻；
(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730-82(TC，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg-9A1-5Sn-3Si-2Sb"3Y-2Sr合金。
實施例三
(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁6.1%、錫1.0%、硅1%、釔0.5%、其余為鎂，稱 取所需的純鋁、純錫、結(jié)晶硅和鎂-憶中間合金；
(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200"40(TC，然后升 溫至650-70(TC進(jìn)行熔化；
(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 650"700'C靜置保溫3-5分鐘；
(4) 繼續(xù)升溫至730-820°C，分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純硅、鎂-釔 中間合金加入熔體中，靜置保溫5-10分鐘，然后攪拌1-15分鐘，使成分均勻；
(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730-820°C，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg-6.1A1-ISn-ISi-0.5Y合金。
實施例四
(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁6.5%、錫2.5%,其余為鎂，稱取所需的純鋁、純
錫；
(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200"40(TC，然后升 溫至650-700'C進(jìn)行熔化；
(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100"150'C預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 650-700'C靜置保溫3-5分鐘；
(4) 繼續(xù)升溫至730-820°C，靜置保溫5-IO分鐘，然后攪拌1-15分鐘，使成分均勻；
(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730-820'C，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg~6.5Al-2.5Sn合金。該合金的鑄態(tài)抗拉強(qiáng)度為290-310MPa、 延伸率為15-18%、變形率大于65%
實施例五
(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁6.5%、錫4.0%，其余為鎂，稱取所需的純鋁、純
錫；
(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200"40(TC，然后升 溫至650-700'C進(jìn)行熔化；
(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在650-700'C靜置保溫3-5分鐘；(4) 繼續(xù)升溫至730-820°C，靜置保溫5-10分鐘，然后攪拌1-15分鐘，使成分均勻；(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730"82(TC，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg-6.5A14Sn合金。該合金的抗拉強(qiáng)度為280-300MPa、延 伸率為16-20%、變形率大于70-75%。實施例六(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁8%、錫3%，其余為鎂，稱取所需的純鋁、純錫；(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200400°C，然后升 溫至650-700'C進(jìn)行熔化；(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 65(K70(TC靜置保溫3-5分鐘；(4) 繼續(xù)升溫至730-820'C，靜置保溫5-10分鐘，然后攪拌1-15分鐘，使成分均勻；(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730"820'C，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg-8AK3Sn合金。實施例七(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁7%、錫3%、釔1.0%、其余為鎂，稱取所需的純鋁、 純錫、鎂-紀(jì)中間合金；(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200~40(TC，然后升 溫至650-70(TC進(jìn)行熔化；(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 650"70(TC靜置保溫3-5分鐘；(4) 繼續(xù)升溫至730-820°C，分別將經(jīng)過100"15(TC預(yù)熱的鎂-憶中間合金加入熔體中， 靜置保溫5-IO分鐘，然后攪拌1-15分鐘，使成分均勻；(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730-S2(TC，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg-7A1-3Sn-1Y合金。該合金的抗拉強(qiáng)度為280-310MPa、 延伸率為15-18%。實施例八(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁6.5%、錫3.0%、銻0.5%，其余為鎂，稱取所需的 純鋁、純錫、純銻；(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200400°C，然后升 溫至650-700'C進(jìn)行熔化；(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 65(K700'C靜置保溫3-5分鐘；(4) 繼續(xù)升溫至730—82(TC，將經(jīng)過100—15(TC預(yù)熱的純銻加入熔體中，靜置保溫5-10分鐘，然后攪拌1-15分鐘，使成分均勻；(5)加入2號熔劑，將溫度保持在730-82(TC，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg-6.5Al-3Sn-0.5Sb合金。 實施例九(1) 按合金中元素的質(zhì)量百分比鋁7.0%、錫3.0%、鍶0.5%，其余為鎂，稱取所需的 純鋁、純錫、鎂-鍶中間合金；(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至20(M0(TC，然后升 溫至650-70(TC進(jìn)行熔化；(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100"15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 650-70(TC靜置保溫3-5分鐘；(4) 繼續(xù)升溫至730-82(TC，將經(jīng)過100-150'C預(yù)熱的鎂-鍶中間合金加入熔體中，靜置 保溫5-10分鐘，然后攪拌l-15分鐘，使成分均勻；(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730-820'C，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠，制得Mg-7Al-3Sn-0.5Sr合金。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度、高塑性鎂合金，其特征在于，該合金的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為鋁6.1-9.5，錫1.0-5.0，其余為鎂和添加元素，所述添加元素為硅、銻、釔和鍶中的一種或幾種，其中，添加元素含量質(zhì)量百分比為硅0-3.0，銻0-2.0，釔0-3.0，鍶0-2.0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、高塑性鎂合金，其特征在于，所述的鋁含量質(zhì)量百 分比為6.5-8.0，錫含量質(zhì)量百分比為2.54.0。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、高塑性鎂合金，其特征在于，所述的添加元素含量 質(zhì)量百分比為硅0.5-2.0,銻0.1-1.0，憶0.5-2.0，鍶0.1-1.0。
4. 一種權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、高塑性鎂合金制備方法，其特征在于，該方法包括以 下步驟(1) 按照上述的鎂合金成分含量進(jìn)行備料，包括純鎂、純鋁、純錫、結(jié)晶硅、純銻、鎂-釔中間合金、鎂-鍶中間合金；(2) 在氣體保護(hù)熔煉爐中，先將上述含量的純鎂錠在坩堝中預(yù)熱至200~400°C，然后升 溫至650-70(TC進(jìn)行熔化；(3) 分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純鋁和純錫加入鎂熔體中，并在 650-70(TC靜置保溫3-5分鐘；(4) 繼續(xù)升溫至730-820。C，分別將上述含量的并且經(jīng)過100-15(TC預(yù)熱的純硅、純銻、 鎂-紀(jì)中間合金、鎂-鍶中間合金中的一種或幾種加入熔體中，靜置保溫5-10分鐘，然后攪 拌1-15分鐘，使成分均勻；(5) 加入2號熔劑，將溫度保持在730"82(TC，靜置保溫5-30分鐘，吹氬氣精煉，清渣 處理后，直接澆注成錠。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高強(qiáng)度、高塑性鎂合金及其制備方法。該合金的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為鋁6.1-9.5，錫1.0-5.0，其余為鎂和添加元素，所述添加元素為硅、釔、鍶和銻中的一種或幾種，其中，添加元素含量質(zhì)量百分比為硅0-3.0，釔0-3.0，鍶0-2.0，銻0-2.0。制備步驟為在氣體保護(hù)下，將預(yù)熱后的純鎂在預(yù)定的預(yù)定溫度下進(jìn)行熔化，然后將一定比例的經(jīng)過預(yù)熱的鋁和錫加入到熔體中，靜置保溫，然后升溫至較高預(yù)定溫度加入添加元素，靜置保溫后攪拌均勻，進(jìn)行精煉和清渣處理，最后澆注成錠。該合金具有高強(qiáng)度和高塑性，且制備工藝簡單、可靠，易于推廣應(yīng)用等優(yōu)點。
文檔編號C22C23/02GK101643872SQ20091006747
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者婷 何, 章 劉, 姜啟川, 王東明, 王慧遠(yuǎn) 申請人:吉林大學(xué)