CN102925776A

CN102925776A - 一种高强度高塑性镁合金

Info

Publication number: CN102925776A
Application number: CN2012104862179A
Authority: CN
Inventors: 陈云贵; 唐涌清; 肖素芬
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明公开一种具有室温高强度高塑性镁合金，涉及金属材料领域。该合金的化学成分按质量百分比为：2—8%Sn，0—6%Al，0—6%Zn，0.1—0.8%Sb，余量为Mg及不可避免的杂质。本发明以相对低廉的金属元素Sn、Zn、Al和Sb进行合金化，通过向Mg熔体中加入Sn与Sb，低温时可形成弥散相强化基体与晶界，并利用Al和Zn元素强化和改善镁合金的强度及塑性。本发明的镁合金铸态下抗拉强度可达215-250MPa，延伸率可达16-21%。

Description

一种高强度高塑性镁合金

技术领域

本发明涉及一种高强度高塑性镁合金，属于轻金属镁合金材料技术领域。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，具有高比强、高比模、高阻尼、电磁屏蔽以及优异的铸造、切削加工性能，是继钢铁和铝合金之后最有发展潜力的新型结构材料，在航天、汽车、军工和其他行业中备受青睐。然而，常用的镁合金强度低，塑性变形能力差，在诸多方面制约着镁合金的发展及应用。因此，急需开发一种新型高强度高塑性镁合金。

专利200910191457.4公开了一种高强度高塑性镁合金，其质量百分比为1.3-2.5%Mn，2-6% Gd，0.1-6%Zr，余量为Mg及不可避免的杂质，根据所提供的实例，合金挤压态下的平均抗拉强度为216MPa,延伸率为35%。专利200810195065.0提供了一种高塑性镁合金及其制备方法，其质量百分比为： 0.5-4% Sn，0.1-6% Pb，0.05-6% Zr，其余为Mg，根据所提供的实例，合金铸态下的抗拉强度范围为110-170MPa,延伸率为9-22%。这些专利提供了高强度高塑性镁合金，然而也存在一些不足之处，首先合金中含有含量较高的价格昂贵的稀土元素，使得合金的经济成本明显增加，其次就是含有对土壤有害的重金属元素，不同程度的限制了镁合金的发展与应用。

综上所述，现在开发出来的高塑性镁合金存在成本高，成型苛刻，或者是含有对土壤有害的重金属元素Pb等元素，使得镁合金的应用受到了不同程度的限制。因此，探索和开发一种具有经济效益的高强度高塑性镁合金，能够进一步适应市场需求，并在很大程度上扩展镁合金的应用领域，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有高塑性镁合金的不足之处，提供一种简单可靠，易于推广的低成本、高强度高塑性的镁合金，本发明的技术方案是：一种具有室温高强度高塑性镁合金，其化学成分按质量百分比为：2—8%Sn，0—6%Al，0—6%Zn，0.1—0.8%Sb，余量为Mg及不可避免的杂质。

所述的高强度高塑性的镁合金由镁锭、锡锭、铝锭、锌锭和锑锭熔炼而成，不排除加入少量的Mn、Si、RE等元素。

本发明优选配方质量百分比为3—5%Sn，3—6%Al，3—5%Zn，0.4%Sb，余量为Mg及不可避免的杂质。其中Sn与Sb在高温下熔于Mg形成弥散相强化基体与晶界，Al与Zn进一步改善合金的力学性能。本发明所添加的合金元素成本低，强度塑性高。

本发明高强度高塑性镁合金的制备实施方法包括如下步骤。

1）将镁锭、锡锭、铝锭、锌锭和锑锭按照目标合金中的组分含量百分比进行配料，熔炼前放入120℃左右的烘干箱中预热。

2）将干锅加热至760℃左右，放入步骤1）中预热的镁锭，并通入CO₂和SF₆混合气体保护。CO₂和SF₆的体积比为98：2。

3）待至镁锭溶化后，将温度调至720℃左右，保温5分钟后放入锡锭和锑锭，大约3分钟后再放入铝锭或者锌锭。

4）保温15分钟左右，保证加入的合金元素充分熔化，撇去熔体表面浮渣，再充分机械搅拌2分钟左右，以保证合金液体均匀混合。

5）搅拌后高温静置15分钟，再次撇去熔体表面浮渣，然后直接浇注到预热至250℃左右的金属模具中成型，得到目标合金。

本发明与目前现有技术相比有一下优点与有益效果。

1、本发明的镁合金铸造工艺简单，只需普通重力铸造即可直接使用。

2、本发明的镁合金具有高强度高塑性，不含贵金属元素及昂贵的稀土元素，也不含有毒性的元素Pb，仅用廉价的Sn、Al、Zn和Sb元素，成本经济底，易于推广使用。

3、本发明的镁合金在铸态下，抗拉强度可达250MPa，延伸率可达21%,不需要热处理，可直接使用。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进行进一步的描述，以下实例中给出质量百分含量的范围，表示原料可在此范围内任意取量，每个实例都可形成多种用量关系，具体情况见表1。

实施例类一：一种Mg-Sn-Al-Sb高强度高塑性镁合金，其质量百分比为3%Sn，3-5%Al，0.4%Sb，余量为Mg及不可避免的杂质。合金的铸态抗拉强度可达215-220MPa，延伸率可达16-18%。

实施例类二：一种Mg-Sn-Zn-Sb高强度高塑性镁合金，其质量百分比为3-5%Sn，3-5%Zn， 0.4%Sb，余量为Mg及不可避免的杂质。合金的铸态抗拉强度可达215-240MPa，延伸率可达16-18%。

实施例类三：一种Mg-Sn-Al-Zn-Sb高强度高塑性镁合金，其质量百分比为3-5%Sn，1.5-3%Al，1.5-3%Zn，0.4%Sb，余量为Mg及不可避免的杂质。合金的铸态抗拉强度可达220-250MPa，延伸率可达18-21%。

下表为不同成分镁合金的塑韧性指标参数，其中对比合金为现有技术产品，实施例中的合金为本发明技术产品。

表1 对比例和实施例的室温力学性能

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通过表1中对比例和实施例的室温力学性能比较可以看出可以看出，本发明的技术产品的强度比AZ91略有提高，而塑性比AZ91提高了约3-5倍，说明本产品拥有良好的机械性能，并且本产品不含有价格昂贵的稀土元素，因此本发明的镁合金经济性好，易于推广。

Claims

1.一种高强度高塑性镁合金，其特征在于，该合金的化学成分按质量百分比为：2—8%Sn，0—6%Al，0—6%Zn，0.1—0.8%Sb，余量为Mg及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高强度高塑性镁合金，其特征在于，所述的镁合金所含有的Al和Zn的总量范围为3-6%。

3.根据权利要求1和2所述的高强度高塑性镁合金，其特征在于，优选配方质量百分比为3—5%Sn，3—6%Al，3—5%Zn，0.4%Sb，余量为Mg及不可避免的杂质。