本發明屬于有色金屬技術領域，具體涉及一種低鋰高塑性高強度鎂鋰合金及其板材的制備方法。
背景技術：
鎂鋰合金是最輕的金屬結構材料，其密度比普通鎂合金還小20-30%，具有良好的導熱性能、減震性能以及電磁屏蔽性能，同時其還具有可回收的特點。在對重量敏感的航空航天、武器裝備、交通運輸以及3c產業等領域，具有巨大的應用潛力。其中發展最快的是電子信息和儀器儀表行業，在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上電磁屏蔽、散熱和環保方面的考慮，鎂鋰合金是廠家最佳選擇，另外，鎂鋰合金外殼可使產品更豪華、美觀、輕便。
文獻研究結果表明，一方面，現有牌號鎂鋰合金，如la141、la91等，由于鋰含量較高，合金材料的強度嚴重不足，同時其耐腐蝕性能較差；另一方面，一些發明專利中提出了鋰含量較低的鎂鋰合金材料，如cn201310177285.1（一種高強度鎂鋰合金及其制備方法）、cn200710144339.9（一種高強度的鎂鋰合金），這些合金材料強度較高，但含有較多含量的稀土元素，不僅增加了材料的成本，而且不利于材料的成型加工。
通過對現有技術的文獻檢索發現，涉及鎂鋰合金材料并提供板材制備方法的文獻很少，有較多的涉及鎂合金薄板制備方法的專利，如專利cn101579877a、專利cn102304654a、專利cn101653878a，這三個專利都講述了一種鎂合金薄板的制造方法，基本上包括鑄造、軋制等過程。而對于鎂鋰合金，由于li的加入，使得鎂鋰合金具有與普通鎂合金截然不同的物理化學性質，如鎂鋰合金的燃點更低，其表面抗氧化性更弱，這就決定了在制備鎂鋰合金板材時，需要采用不同于普通鎂合金的方法。發明專利cn201310238075.9（一種稀土鎂鋰合金板材及其制備方法），提供了一種稀土鎂鋰合金，其鋰含量較高，而且含有稀土，特別是sc和y，大大增加了材料成本；而其提供的板材制備方法是以熱軋變形，不利于控制板材表面質量和板型，而且由于鋰含量較高，板材的耐腐蝕性能較差。
目前為止，鎂鋰合金材料存在高強度與高塑性不能兼顧，并且成本較高的問題，還沒有一種具有低成本、高塑高強的鎂鋰合金，特別是可以進行冷軋變形的鎂鋰合金。
技術實現要素：
基于現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種低鋰高塑性高強度鎂鋰合金，通過鋰的加入，改變鎂的密排六方晶體結構，具有較高的塑性，能夠進行冷軋變形；本發明還提供了一種切實可行的鎂鋰合金板材的制備工藝。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
一種低鋰高塑性高強度鎂鋰合金，由以下質量百分比的組分組成：鋰（li）：4-7%，鋁（al）：2-6%，鋅（zn）：0.5-3%，錳（mn）：0.2-1%，稀土（rareearth，re）：0.1-1%，鈦和硼（ti+b）：0-0.05%，余量為鎂（mg）和不可避免的雜質元素，且雜質元素總含量小于0.3%，所述稀土是單一稀土元素或多種稀土元素混合。
上述低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照合金中各組分的質量百分比進行配料，將所配原料于760-820℃氬氣氣氛下熔煉，得到金屬液；
（2）將步驟（1）所得金屬液于710-730℃靜置10-20min后，澆鑄成型，得到鑄錠；
（3）將步驟（2）所得鑄錠于200-300℃氬氣氣氛下保溫12-24h，得到經均勻化處理的鑄錠；
（4）將步驟（3）所得經均勻化處理的鑄錠車削加工，去掉表面氧化皮，然后經擠壓開坯及冷軋、或直接溫軋，得到板坯，軋制時控制每道次的壓下量為8-35%；
（5）將步驟（4）所得板坯根據板材使用要求，進行退火熱處理，即得。
優選地，步驟（4）中所述擠壓開坯使用擠壓機，鑄錠預熱溫度為200-300℃，擠壓機的擠壓筒溫度為200-260℃。
優選地，步驟（5）中退火熱處理的退火溫度為150-300℃、保溫時間為30-120min。
優選地，步驟（4）采用經擠壓開坯后冷軋時，軋制每道次的壓下量為8-20%。
優選地，步驟（4）采用直接溫軋時，軋制溫度為150-250℃，軋制每道次的壓下量為8-20%。
本發明的有益效果是：
1．本發明涉及的鎂鋰合金材料，鋰含量較低，具有低成本的特點，同時合金具有較高的抗拉強度；錳元素的加入提高了鎂鋰合金材料的耐腐蝕性能，鋰元素的添加改變鎂的密排六方晶體結構，稀土以及鈦硼能進一步細化晶粒，提高材料塑性變形能力；
2．本發明采用真空無溶劑保護熔煉，同時在氣體保護狀態下進行精煉，保證得到高純凈鎂鋰合金；
3.本發明采用擠壓開坯的生產方法，擠壓變形不僅消除了部分鑄造缺陷，而且擠壓后的合金具有完全再結晶組織，大角晶界占90%以上，有利于后續軋制的進行；
4.本發明涉及的薄板采用冷軋的生產方法，冷軋大大節約了資源，降低能耗，而且冷軋生產的薄板板型憑證，薄厚均勻，表面光潔度好，而且成品率高；
5.本發明制備的高強超輕鎂鋰合金板材，在光學顯微鏡下可以清晰的看到晶粒組織細小均勻，得到的鎂鋰合金板材制品，抗拉強度230mpa-300mpa，延伸率10%-23%；
6、本發明提供的制備工藝操作簡單，切實可行。
附圖說明
圖1是實施例1制得的低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材的金相圖；
圖2是實施例2制得的低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材的拉伸應力—應變曲線。
具體實施方式
為了使本發明的技術目的、技術方案和有益效果更加清楚，下面結合具體實施例對本發明的技術方案作出進一步的說明，但所述實施例旨在解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制，實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行，下述實施例中所用原料均為普通市售產品。
實施例1
一種低鋰高塑性高強度鎂鋰合金，由以下組分按質量百分比組成：li6%，al3%，zn1%，mn0.5%，re0.3%，ti+b0.02%，余量為mg和其他雜質元素，且雜質元素總含量小于0.3%。
上述低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照合金中各組分的質量百分比進行配料，其中，mg、li、al、zn以純金屬錠的形式加入；mn以almn10中間合金的形式加入；re為富鑭混合稀土；以mgre20的形式加入；ti+b以alti5b1的形式加入；將所配原料加入真空感應熔煉爐中，抽真空，在氬氣保護下，采用逐漸加大功率升溫的方法，于760-770℃熔煉，得到金屬液；
（2）將步驟（1）所得金屬液于710-720℃靜置10min后，將金屬液澆鑄到低碳鋼模具中，冷卻至室溫，得到鑄錠；
（3）將步驟（2）所得鑄錠放入真空熱處理爐中，抽真空并沖入氬氣，加熱到300℃，保溫24h，進行均勻化退火，得到經均勻化處理的鑄錠；
（4）將步驟（3）所得經均勻化處理的鑄錠車削加工，去掉表面氧化皮，然后將鑄錠預熱至250~260℃，置于擠壓機上進行擠壓變形，擠壓筒的溫度為260℃，得到14mm厚的擠壓坯；將擠壓坯經過冷軋，控制每道次壓下量為12-15%，得到0.7mm厚的板坯；
（5）將步驟（4）所得板坯在真空熱處理爐中進行250℃、60min的退火，即得。
將制得的低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材按照標準金相制作方法制備進行試樣，采用leica光學顯微鏡檢測鎂鋰合金板材的顯微組織，結果如圖1所示，實施例1制得的鎂鋰合金板材組織晶粒細小、均勻。
將制得的低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材用線切割加工成拉伸試樣，在sun10電子試驗機上進行拉伸測試，檢測超輕鎂鋰合金板材的力學性能，結果如表1所示。
表1低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材的力學性能結果
由表1可見，實施例1制得的低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材抗拉強度為270.67mpa（平均值），延伸率約19.63%（平均值）。
實施例2
一種低鋰高塑性高強度鎂鋰合金，由以下組分按質量百分比組成：li6%，al3%，zn1%，mn0.5%，re0.5%，ti+b0.0005%，余量為mg和其他雜質元素，且雜質元素總含量小于0.3%。
上述低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照合金中各組分的質量百分比進行配料，其中，mg、li、al、zn以純金屬錠的形式加入；mn以almn10中間合金的形式加入；re為富鑭混合稀土；以mgre20的形式加入；ti+b以alti5b1的形式加入；將所配原料加入真空感應熔煉爐中，抽真空，在氬氣保護下，采用逐漸加大功率升溫的方法，于760-770℃熔煉，得到金屬液；
（2）將步驟（1）所得金屬液于710-720℃靜置10min后，將金屬液澆鑄到低碳鋼模具中，冷卻至室溫，得到鑄錠；
（3）將步驟（2）所得鑄錠放入真空熱處理爐中，抽真空并沖入氬氣，加熱到300℃，保溫24h，進行均勻化退火，得到經均勻化處理的鑄錠；
（4）將步驟（3）所得經均勻化處理的鑄錠車削加工，去掉表面氧化皮，然后將鑄錠預熱至250~260℃，置于擠壓機上進行擠壓變形，擠壓筒的溫度為260℃，得到14mm厚的擠壓坯；將擠壓坯經過冷軋，控制每道次壓下量為15-25%，得到2mm厚的板坯；
（5）將步驟（4）所得板坯在真空熱處理爐中進行200℃、120min的退火，即得。
將實施例2制得的低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材，用線切割加工成拉伸試樣，在sun10電子試驗機上進行拉伸測試，檢測鎂鋰合金薄板的力學性能。其抗拉強度和延伸率分別為256.42mpa和21%，其拉伸應力—應變曲線如圖2所示。
實施例3
一種低鋰高塑性高強度鎂鋰合金，由以下組分按質量百分比組成：li4%，al2%，zn0.5%，mn0.2%，re0.1%，ti+b0.0005%，余量為mg和其他雜質元素，且雜質元素總含量小于0.3%。
上述低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照合金中各組分的質量百分比進行配料，其中，mg、li、al、zn以純金屬錠的形式加入；mn以almn10中間合金的形式加入；re為富鑭混合稀土；以mgre20的形式加入；ti+b以alti5b1的形式加入；將所配原料加入真空感應熔煉爐中，抽真空，在氬氣保護下，采用逐漸加大功率升溫的方法，于780-790℃熔煉，得到金屬液；
（2）將步驟（1）所得金屬液于710-720℃靜置20min后，將金屬液澆鑄到低碳鋼模具中，冷卻至室溫，得到鑄錠；
（3）將步驟（2）所得鑄錠放入真空熱處理爐中，抽真空并沖入氬氣，加熱到200℃，保溫12h，進行均勻化退火，得到經均勻化處理的鑄錠；
（4）將步驟（3）所得經均勻化處理的鑄錠車削加工，去掉表面氧化皮，然后將鑄錠預熱至200~210℃，置于擠壓機上進行擠壓變形，擠壓筒的溫度為200℃，得到擠壓坯；將擠壓坯經過冷軋，控制每道次壓下量為8-10%，得到板坯；
（5）將步驟（4）所得板坯在真空熱處理爐中進行150℃、100min的退火，即得。
實施例4
一種低鋰高塑性高強度鎂鋰合金，由以下組分按質量百分比組成：li7%，al6%，zn3%，mn1%，re1%，ti+b0.05%，余量為mg和其他雜質元素，且雜質元素總含量小于0.3%。
上述低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照合金中各組分的質量百分比進行配料，其中，mg、li、al、zn以純金屬錠的形式加入；mn以almn10中間合金的形式加入；re為富鑭混合稀土；以mgre20的形式加入；ti+b以alti5b1的形式加入；將所配原料加入真空感應熔煉爐中，抽真空，在氬氣保護下，采用逐漸加大功率升溫的方法，于810-820℃熔煉，得到金屬液；
（2）將步驟（1）所得金屬液于720-730℃靜置15min后，將金屬液澆鑄到低碳鋼模具中，冷卻至室溫，得到鑄錠；
（3）將步驟（2）所得鑄錠放入真空熱處理爐中，抽真空并沖入氬氣，加熱到250℃，保溫18h，進行均勻化退火，得到經均勻化處理的鑄錠；
（4）將步驟（3）所得經均勻化處理的鑄錠車削加工，去掉表面氧化皮，然后將鑄錠直接溫軋，軋制溫度為200℃，控制每道次壓下量為25-30%，得到板坯；
（5）將步驟（4）所得板坯在真空熱處理爐中進行300℃、30min的退火，即得。
將實施例3及實施例4制得的低鋰高塑性高強度鎂鋰合金板材，用線切割加工成拉伸試樣，在sun10電子試驗機上進行拉伸測試，檢測鎂鋰合金薄板的力學性能，其抗拉強度約250mpa-270mpa，延伸率約15%-21%。