本發明屬于合金技術領域，具體涉及一種高強稀土鎂合金材料及其制備方法。

背景技術：

鎂合金以其密度小、比強度高、比剛度高且易于循環利用的優異性能而廣泛應用于汽車、電子、航空航天等領域。但是，由于鎂合金的力學性能較差，很難作為高溫環境下的結構部件。

因此，為了提高鎂合金的結構特性和功能，常在鎂合金中加入其它組元，擴大鎂合金的使用范圍。稀土元素由于其獨特的物理和化學性質，添加到鎂合金中可以凈化除雜、細化組織，成為鎂合金重要的合金化學元素，大幅度的提高鎂合金室溫的力學性能。

技術實現要素：

本發明為了解決現有技術中鎂合金的力學性能差的問題，提供一種高強稀土鎂合金材料及其制備方法。

一種高強稀土鎂合金材料，包括以下重量份數的組分：Gd 4.5~5.5%、Y 3.5~4.5%、Zr 0.1~0.25%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。

一種高強稀土鎂合金材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別預熱；

（2）升溫至710~740℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在780~820℃加入Mg-30Gd中間合金；

（3）升溫至760-800℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間2~5min；

（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置15~30min，攪拌20~35min；

（5）在700~740℃且SF₆+CO₂混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；

（6）將鎂合金半連鑄圓棒材切割后，在400~450℃擠壓成型材，擠壓速度4~7mm/s。

優選，第六步所述鎂合金圓棒材在切割之前先在480~520℃條件下，均勻化處理4~8h，然后才進行切割、擠壓成型。

優選，第六步所述鎂合金擠壓型材需在150~220℃條件下進行56-72h的時效處理。

優選，第一步的預熱溫度為180-220℃。

優選，所述高純鎂錠中鎂的含量不低于99%。

本發明的有益效果如下：

1. 相比傳統鎂合金只是單一性能較高，整體性能偏低的缺點，本發明的稀土鎂合金在室溫具有400MPa或更高的抗拉強度，屈服強度高于270 MPa。

2. 根據不同的工藝要求，對擠壓過后的鎂合金型材進行時效處理，獲得的強度和組織晶粒相對鑄態有了明顯的提高。

3. 本發明的制備方法簡單、易操作。

附圖說明

圖1為本發明高強稀土鎂合金組織結構金相顯微鏡圖。

具體實施方式

實施例1，一種高強稀土鎂合金，包括以下重量份數的組分：Gd 4.5%，Y 3.5%，Zr 0.1%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。

一種高強稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別在180℃預熱；

（2）升溫至710℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在780℃加入Mg-30Gd中間合金；

（3）升溫至760℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間2min；

（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置15min，攪拌20min；

（5） 在700℃且SF₆+CO₂混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；

（6）鎂合金圓棒材在切割之前先在480℃條件下，均勻化處理4h，然后才進行切割，在400℃擠壓成型材，擠壓速度4mm/s；

（7）鎂合金擠壓型材需在150℃條件下進行56h的時效處理。

本實施例所得的一種高強稀土鎂合金，其力學性能結果為：室溫：抗拉強度405MPa；屈服強度275MPa。

實施例2，一種高強稀土鎂合金，包括以下重量份數的組分：Gd 5.0%，Y 4%，Zr 0.15%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。

一種高強稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別在190℃預熱；

（2）升溫至720℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在790℃加入Mg-30Gd中間合金；

（3）升溫至770℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間3min；

（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置20min，攪拌25min；

（5）在710℃且SF₆+CO₂混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；

（6）鎂合金圓棒材在切割之前先在490℃條件下，均勻化處理5h，然后才進行切割，在410℃擠壓成型材，擠壓速度5mm/s；

（7）鎂合金擠壓型材需在170℃條件下進行60h的時效處理。

本實施例所得的一種高強稀土鎂合金，其力學性能結果為：室溫：抗拉強度413MPa；屈服強度284Mpa。

實施例3，一種高強稀土鎂合金，包括以下重量份數的組分：Gd 5.2%，Y 4.5%，Zr 0.2%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。

一種高強稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別在200℃預熱；

（2）升溫至730℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在800℃加入Mg-30Gd中間合金；

（3）升溫至780℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間4min；

（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置25min，攪拌30min；

（5）在720℃且SF₆+CO₂混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；

（6）鎂合金圓棒材在切割之前先在500℃條件下，均勻化處理6h，然后才進行切割，在430℃擠壓成型材，擠壓速度6mm/s；

（7）鎂合金擠壓型材需在200℃條件下進行65h的時效處理。

本實施例所得的一種高強稀土鎂合金，其力學性能結果為：室溫：抗拉強度422MPa；屈服強度303Mpa。

實施例4，一種高強稀土鎂合金，包括以下重量份數的組分：Gd 5.5%，Y 4.2%，Zr 0.25%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。

一種高強稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別在220℃預熱；

（2）升溫至740℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在820℃加入Mg-30Gd中間合金；

（3）升溫至800℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間5min；

（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置30min，攪拌35min；

（5） 在740℃且SF₆+CO₂混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；

（6）鎂合金圓棒材在切割之前先在520℃條件下，均勻化處理8h，然后才進行切割，在450℃擠壓成型材，擠壓速度7mm/s；

（7）鎂合金擠壓型材需在220℃條件下進行72h的時效處理。

本實施例所得的一種高強稀土鎂合金，其力學性能結果為：室溫：抗拉強度435MPa；屈服強度311Mpa。

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是本發明不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。

另外需要說明的是，上述具體實施方式中所描述的各個具體的技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。