CN101429611B - 一种Gd掺杂的镁锂合金 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种Gd掺杂的镁锂合金。其重量百分比组成为：Li：6～9％，Al：2～5％，Zn：0.5～2％，Gd：0.2～1.5％，余量为Mg。本发明在加入常用的镁锂合金强化元素Al、Zn的基础上，将稀土元素Gd引入镁锂合金。Al是合金的主要强化元素，Zn也是合金的强化元素，同时改变合金的塑性，Gd可以产生固溶强化作用，改善合金微观结构、细化晶粒。同时，Li含量的提高使合金处于α+β两相区，因此提高了合金的塑性，同时降低了合金的密度。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种合金，具体的说是一种Gd掺杂镁锂合金。
(二)背景技术
Mg-Li系合金是一种新型合金，它们轻如塑料而坚如金属，变形性(可锻性)比其他镁合金好，而且具有良好的减震性能和抗高能粒子穿透能力，因此在通讯电子工业、军工和航空航天工业等领域具有广阔的发展前景。
但由于镁锂合金的强度较低，且时效稳定性和耐腐蚀性差，制约了镁锂合金的发展。通常采用合金化法来提高合金性能。最常用的增强元素为Al、Zn以及稀土元素，Bin Liu等人(Bin Liu，Milin Zhang，Ruizhi Wu，Materials Science andEngineering A 487(2008)347-351)制备了Mg-14Li-1Al-xNd镁锂合金，获得了较高塑性的合金。同时因为稀土元素Nd的加入，极大的细化了晶粒，增加了合金的强度。但由于其Li的含量在14wt％以上，不但增加了合金的成本，而且降低了合金的强度、热稳定性以及耐腐蚀性。D.K.Xu等人(D.K.Xu，L.Liu，Y.B.Xu，Scripta Materialia.285.57(2007))，在镁锂合金中加入了Zn、Y对合金进行增强，得到了强度较高且塑性较好的合金。但由于加入Zn的量在3wt％以上，这样不但增加了合金的密度，而且合金的组织及性能稳定性差，易产生过时效问题。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种在保持低密度的基础上，既有较高强度，又有较高塑性的一种Gd掺杂的镁锂合金。
本发明的目的是这样实现的：重量百分比组成为：Li：6～9％，Al：2～5％，Zn：0.5～2％，Gd：0.2～1.5％，余量为Mg。
本发明的Gd掺杂的镁锂合金，在室温下，其抗拉强度：200～240MPa，屈服强度：180～230MPa，延伸率为：18～28％，抗冲击韧性为：270～430KJ/m2，密度为：1.30～1.50g/cm3；150℃下，抗拉强度：130～180MPa，屈服强度：120～162MPa，延伸率为：15～22％。
本发明在加入常用的镁锂合金强化元素Al、Zn的基础上，将稀土元素Gd引入镁锂合金。Al是合金的主要强化元素，Zn也是合金的强化元素，同时改变合金的塑性，Gd可以产生固溶强化作用，改善合金微观结构、细化晶粒。同时，Li含量的提高使合金处于α+β两相区，因此提高了合金的塑性，同时降低了合金的密度。
采用真空熔炼的方法熔炼合金，各组分为纯镁、纯锂、纯铝、纯锌和镁钆中间合金，其纯度均在99.95％以上。熔炼在真空感应熔炼炉中进行。熔炼之前先将炉内抽至真空状态，再充入氩气进行保护。熔炼过程一直在氩气气氛保护的状态下进行。熔炼后的熔体浇铸到金属模具中，得到铸态合金。
所得到的铸态合金在350±10℃下进行均匀化处理，然后把均匀化处理后的合金进行变形加工(挤压或轧制)，得到变形态合金。
(四)具体实施方式
下面举例对本发明做更详细地描述：
实施例1：
镁锂合金的成分以及重量百分比为：Li：8％、Al：3％、Zn：1.5％、Gd：0.2％，余量为Mg。熔炼在真空感应熔炼炉中进行。熔炼之前先将炉内抽至真空状态，再充入保护气(氩气)，然后开始熔炼(整个熔炼过程均处于氩气保护状态下)，熔炼后的熔体浇铸到金属模具中，得到铸态合金。所得到的铸态合金在350±10℃下进行均匀化处理，然后把均匀化处理后的合金进行变形加工(挤压或轧制)，得到变形态合金。变形态的合金在电子万能试验机上进行力学性能测试，用阿基米德法测试合金的密度。
所得的镁锂合金在室温下，抗拉强度：210MPa，屈服强度：195MPa，延伸率为：20％，抗冲击韧性为：312KJ/m2，密度为：1.42g/cm3；150℃下，抗拉强度：152MPa，屈服强度：140MPa，延伸率为：18％。
实施例2：
其它实验条件同实施例1，镁锂合金的成分以及重量百分比为：Li：8％、Al：3.5％、Zn：1％、Gd：0.5％，余量为Mg。变形态的合金在电子万能试验机上进行力学性能测试，用阿基米德法测试合金的密度。
所得的镁锂合金在室温下，抗拉强度：228MPa，屈服强度：210MPa，延伸率为：23％，抗冲击韧性为：330KJ/m2，密度为：1.44g/cm3；150℃下，抗拉强度：168MPa，屈服强度：154MPa，延伸率为：19％。
实施例3：
其它实验条件同实施例1，镁锂合金的成分以及重量百分比为：Li：：8％、Al：3.5％、Zn：1％、Gd：1％，余量为Mg。变形态的合金在电子万能试验机上进行力学性能测试，用阿基米德法测试合金的密度。
所得的镁锂合金在室温下，抗拉强度：240MPa，屈服强度：228MPa，延伸率为：25％，抗冲击韧性为：350KJ/m2，密度为：1.48g/cm3；150℃下，抗拉强度：174MPa，屈服强度：162MPa，延伸率为：22％。
Claims (1)
1.一种Gd掺杂的镁锂合金，其特征在于：它是由重量百分比为：Li：8％、Al：3％、Zn：1.5％、Gd：0.2％和余量的Mg，在真空感应熔炼炉中，先将炉内抽至真空状态，再充入氩气保护气，然后开始熔炼，整个熔炼过程均处于氩气保护状态下，熔炼后的熔体浇铸到金属模具中，得到铸态合金，所得到的铸态合金在350±10℃下进行均匀化处理，然后把均匀化处理后的合金进行变形加工，得到的具有如下特性的合金：(1)重量百分比为：Li：8％、Al：3％、Zn：1.5％、Gd：0.2％和余量的Mg；(2)在室温下抗拉强度：210MPa、屈服强度：195MPa、延伸率为：20％、抗冲击韧性为：312KJ/m2、密度为：1.42g/cm3；(3)150℃下抗拉强度：152MPa、屈服强度：140MPa、延伸率为：18％的合金。
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