CN101008061A - 一种高强韧性铸造镁合金 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种铸造镁合金材料，特别是一种具有高强韧性的铸造镁合金材料。铸造镁合金材料具体化学成分(重量百分比)为，Al：5.0－6.0％，Ca：1.0－2.0％，Ti：0.15－0.25％，Y：0.5－1.0％，余量为Mg。本发明具有实质性特点和显著进步，其室温性能(20℃)达到：抗拉强度大于210MPa，屈服强度大于140MPa，伸长率大于4％；高温150℃性能达到：抗拉强度大于160MPa，屈服强度大于110MPa，伸长率大于15％。

Description

一种高强韧性铸造镁合金
技术领域
本发明涉及的是一种铸造镁合金材料，特别是一种具有高强韧性的铸造镁合金材料。
背景技术
检索国内有关镁合金专利发现，2006年2月<申请号>为200610024085；发明名称为《高强度耐热镁合金及其制备方法》的发明专利，涉及一种高强耐热稀土镁合金。其特征在于：这种稀土镁合金的组分及其重量百分比为：3-12％Y、2-6％Sm、0.35-0.8％Zr，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02％，余量为Mg。该高强耐热稀土镁合金的不足是：稀土元素加入量较多，因而会较大幅度增加合金的生产成本。
发明内容
本发明提供一种含较少稀土量，具有高强韧性的铸造镁合金材料。本发明的铸造镁合金材料具体化学成分(重量百分比)为，Al：5.0-6.0％，Ca：1.0-2.0％，Ti：0.15-0.25％，Y：0.5-1.0％，余量为Mg。
本发明的技术原理为：针对现有技术的不足，改进合金成分设计，改善铸造镁合金显微组织形态与相结构，增加第二相的数量、改善第二相的形态、大小和分布，从而获得良好的室温、高温综合力学性能。铝是该合金中主要强化元素，它通过固溶强化和与镁形成Mg17Al12(β)相的沉淀强化，提高合金的室温强度。钙是该合金中用于提高合金耐热性能的元素，Ca溶入Mg17Al12相使得其自身的耐热性提高。晶界上耐高温相Al2Ca或(Mg，Al)2Ca的形成，在高温下对晶界具有钉扎作用，并降低了晶界处的溶质扩散速度，使晶界强度提高。合金中加入少量的钙可以提高β相的热稳定性，同时也能大幅度细化合金的显微组织。微量钛是该合金中用于细化铸态组织的元素。本发明中，少量稀土Y的加入，增加了β相的析出，进一步稳定了β相，并改善其形态、大小和分布；此外，还促进少量稀土相YAl3的形成。因此，通过合理的合金成分设计，使该发明从室温到高温(20-300℃)都具有良好的综合力学性能。
本发明具有实质性特点和显著进步，其室温性能(20℃)达到：抗拉强度大于210MPa，屈服强度大于140MPa，伸长率大于4％；高温150℃性能达到：抗拉强度大于160MPa，屈服强度大于110MPa，伸长率大于15％。
具体实施方式
结合本发明的内容提供以下实施例：
实施例1：镁合金的化学成分如下表1所示，
表1实施例1中镁合金的化学成分(质量分数，％)
  元素     Al     Ca     Ti     Y     Mg
    5.0     1.0     0.2     0.5     余量
在SO2气氛保护的坩埚炉内熔炼、在金属模中浇铸。X-射线衍射物相分析及显微组织观察表明，获得了含量较多且尺寸细小的β相、而且含一定量的Al2Ca、Mg2Ca、YAl3等相，合金的显微组织形态类似于铁碳合金中的共晶组织。
其室温性能(20℃)达到：抗拉强度210-230MPa，屈服强度140-170MPa，伸长率4.5-5.5％；高温150℃性能达到：抗拉强度160-180MPa，屈服强度110-130MPa，伸长率14-16％。
实施例2：镁合金的化学成分如下表2所示，
表2实施例2中镁合金的化学成分(质量分数，％)
  元素     Al     Ca     Ti     Y     Mg
    5.0     1.0     0.2     1.0     余量
熔炼、浇铸、物相分析及显微组织观察方法同实施例1，获得了含量比实施例1中更多且尺寸更细小的β相、而且比实施例1含Al2Ca、Mg2Ca、YAl3等相较多，合金的显微组织形态更接近于铁碳合金中的共晶组织。
其室温性能(20℃)达到：抗拉强度220-250MPa，屈服强度150-170MPa，伸长率5.0-5.5％；高温150℃性能达到：抗拉强度160-190MPa，屈服强度120-145MPa，伸长率15-18％。
实施例3：镁合金的化学成分如下表3所示，
表2实施例2中镁合金的化学成分(质量分数，％)
  元素     Al     Ca     Ti     Y     Mg
    5.5     1.5     0.25     1.0     余量
熔炼、浇铸、物相分析及显微组织观察方法同实施例1，获得了含量比实施例1中更多且尺寸更细小的β相、而且比实施例1含Al2Ca、Mg2Ca、YAl3等相较多；且其β相、Al2Ca、Mg2Ca、YAl3含量比实施例2中略多。
其室温性能(20℃)达到：抗拉强度220-250MPa，屈服强度150-180MPa，伸长率5-6％；高温150℃性能达到：抗拉强度170-200MPa，屈服强度120-150MPa，伸长率15-17％。

Claims (1)

1.一种高强韧性铸造镁合金，其特征在于：其化学成分以重量百分比计为，Al：5.0-6.0％，Ca：1.0-2.0％，Ti：0.15-0.25％，Y：0.5-1.0％，余量为Mg。
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