CN102061414A - 高塑性镁合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及合金材料领域，特别涉及高塑性镁合金，其按重量百分比计由以下组分组成：铝0.5～2%，锰2%，钙0.02～0.1%，余量为镁；高塑性镁合金的制备方法为将配方量的镁升温至700-750℃，在通入SF₆和CO₂混合气体的保护气氛下，加入镁-钙中间合金，得Mg-Ca系列合金并保温；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al₂Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并加入镁-锰中间合金并保温1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金，本镁合金塑性高，延伸率可高达在25%，屈服强度为260MPa，本方法制备简单，适用于大规模生产。

Description

高塑性镁合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及合金材料领域，特别涉及镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有质量轻、污染小、减振性好、导热性能高、电磁屏蔽性好等一系列优点，是一类具有发展前途的材料 近几年随着金属材料的日趋紧张、镁合金耐腐蚀水平的提高以及生产加工技术的不断成熟，镁合金的产量年年保持很高的增长势头。变形镁合金比铸造镁合金强度更高、延展性更好、能适应不同场合结构件的使用要求。镁合金的挤压、轧制、锻造等变形工艺从2O世纪四五十年代就开始应用，但始终存在成品率低、生产成本偏高等问题，为此必须发展高塑性变形镁合金。发展高塑性镁合金，利用塑性加工方式生产型材，有助于改善镁合金成形方式上的不足，促进镁合金的生产应用，而且还能提高镁合金的力学性能，在一定程度上解决其强韧性的不足；此外，在使用时高塑性镁合金还具有更高的安全性。因此，开发高塑性的镁合金是适应镁合金长远发展趋势的要求，也是促进镁合金进一步推广应用的关键技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种高塑性镁合金，其具有塑性高兼具一定强度，且成本相对于含稀土元素的变形镁合金低的多。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

高塑性镁合金，按重量百分比计由以下组分组成：

铝  0.5～2%;

锰  2%;

钙  0.02～0.1%;

镁  余量。

 

进一步，所述的高塑性镁合金，按重量百分比计由以下组分组成：

铝  2%；

钙  0.05%； 

锰  2%;

镁  余量。

 

本发明的目的之二在于提供一种高塑性镁合金的制备方法，该方法操作简单，适用于工业化生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

将镁升温至700-750℃，在通入SF₆和CO₂混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金，保温0.5-1小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al₂Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰，保温0.5-1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金；

所述镁、镁-钙中间相合金中的镁及镁-锰中间相合金中的镁的重量之和等于配方量的镁。

进一步，所述镁-钙中间合金中钙的质量百分数为19.43%，所述镁-锰中间相合金中锰的质量百分数为3.44%。

本发明的有益效果在于：该高塑性镁合金中，相对于稀土元素来说，Al和Ca的资源丰富，价格低，该高塑性镁合金一吨为2.2万，相对于含稀土元素的镁合金成本较低；细化晶粒效果明显，晶粒尺寸10μm，且制备简单。在合金中，铝（Al）和钙（Ca）可以生成Al₂Ca可以细化晶粒，剩余的部分Al又可以和Mn生成Al₈Mn₅,这种化合物可以清除坩埚上的Fe元素，生成Al₈(FeMn)₅,同时Al和Mn还可以降低镁合金的c/a值。该合金具有良好的塑性条件，成为制造板材的良好材料；延伸率可高达在25%，屈服强度是在260mpa。

整个配方中，将铝、锰、钙、作为合金元素单独或复合加入镁合金中，铝可以与镁形成有限固溶体，形成的镁-铝固溶体仍然是六方晶体，但其由于铝的加入可能会减小轴比，进而激活镁合金室温下的非基面滑移而提高其塑性。在这些复合元素当中，要求铝要过量，多余的铝能与钙形成Al₂Ca，该化合物具有细化晶粒的作用。晶粒细化可以激活棱柱面和锥面的潜在的非基滑移系提高塑性，并且还具有细晶强化作用。加入的锰元素能与铝生成Al₈Mn₅，由于镁合金熔炼时不可避免的会有铁杂，而铁可以溶于该化合物Al₈Mn₅，锰的作用除了除铁净化基体外，还可以提高镁合金的耐腐蚀性能。该方案得到的镁合金不仅具有由于合金固溶所产生的塑性增强，还有晶粒细化导致的塑性增强，因此具有良好的塑性，锰使材料具有良好的耐腐蚀性性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1 高塑性镁合金的制备

1 配方

在高塑性镁合金的配方中，按重量百分比计：铝0.5%；钙0.1%； 锰2%;余量为镁。

2 制备

将镁升温至700-750℃，在通入SF₆和CO₂混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金并保温0.5小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al₂Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰并保温1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金。

3 性能参数

经测试，其延伸率为22%，强度为200mpa。

实施例2 高塑性镁合金的制备

1 配方

在高塑性镁合金的配方中，按重量百分比计：铝1.5%；钙0.1%； 锰2%；余量为镁。

2 制备

将镁升温至700-750℃，在通入SF₆和CO₂混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金并保温1小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al₂Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰并保温0.5小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金。

3 性能参数

经测试，其延伸率为25%，强度为260mpa。

实施例3 高塑性镁合金的制备

1 配方

在高塑性镁合金的配方中，按重量百分比计：铝2%；钙0.1%； 锰2%；余量为镁。

2 制备

将配方量的镁升温至700-750℃，在通入SF₆和CO₂混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金并保温；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al₂Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰并保温1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金。

3 性能参数

经测试，其延伸率为30%，强度为190mpa。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.高塑性镁合金，其特征在于,按重量百分比计由以下组分组成：

铝  0.5～2%;

锰  2%;

钙  0.02～0.1%;

镁  余量。

2.根据权利要求1所述的高塑性镁合金，其特征在于,按重量百分比计由以下组分组成：

铝  1%；

锰  2%;

钙  0.1%；

镁  余量。

3.权利要求1或2所述的高塑性镁合金的制备方法，其特征在于：将镁升温至700-750℃，在通入SF₆和CO₂混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金，保温0.5-1小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al₂Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并以镁-锰中间相合金的方式加入配方量的锰，保温0.5-1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金；

所述镁、镁-钙中间相合金中的镁及镁-锰中间相合金中的镁的重量之和等于配方量的镁。

4.根据权利要求3所述的高塑性镁合金的制备方法，其特征在于：所述镁-钙中间合金中钙的质量百分数为19.43%，所述镁-锰中间相合金中锰的质量百分数为3.44%。