CN107541628A

CN107541628A - 一种高强抗拉性镁合金材料

Info

Publication number: CN107541628A
Application number: CN201710772850.7A
Authority: CN
Inventors: 董昺
Original assignee: Shanxi Wulong Investment Group Ltd
Current assignee: Shanxi Wulong Investment Group Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-01-05

Abstract

本发明公开了一种高强抗拉性镁合金材料，属于镁合金领域；技术方案为镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量百分数为：Al为2.2‑4.9%、Zn为1.2‑5.6%、Ti为3‑8.8%、Li为3.1‑5.9%，Sr为0.1‑1%，W为0.5‑2%，改性碳酸钙0.5‑2%，不可避免的杂质≤0.1%，余量为Mg；本发明镁合金在保证质轻的基础上具有较高的强度，尤其表现在屈服强度和抗拉强度上，同时使镁合金的焊接和耐热性能得到提高，使得此类镁合金具有比传统商业镁合金优越的力学性能。

Description

一种高强抗拉性镁合金材料

技术领域

本发明属于镁合金领域，更具体地说，本发明涉及一种高强抗拉性镁合金材料。

背景技术

镁合金是现代金属结构材料中最轻的一种，密度约为1.8g/cm³，约是钢的1/4，铝的2/3。镁元素在地壳和海水中的储量丰富，中国的镁资源尤其丰富，储量居世界第一。镁合金的优点是密度小，比强度、比刚度高，减震性好，同时还具有优良的铸造性能，切削加工性能和电磁屏蔽能力，被广泛的应用天汽车制造业、航空、航天、光学仪器制造和国防等领域。因而镁基材料被认为是最具开发和应用潜力的“绿色材料”，开发利用前景广阔。

镁合金因其轻质的特性而被广泛应用。在镁合金中，镁锂(Mg-Li) 合金是最轻的，例如LZ91(Mg-9％ Li-1％ Zn) 的比重仅约1.5，远比目前商用镁合金AZ91(Mg-9％ Al-1％Zn) 的1.81 低很多。然而在解决镁合金轻质的同时，其强度和抗拉性会相应降低，由于镁合金绝对强度低，室温变形能力较差，易氧化燃烧、易腐蚀等缺陷，限制了其作为结构材料的广泛应用，目前镁合金的应用远不如铝合金广泛。因此，提高镁合金强度使其具有良好的综合性能，是新型镁合金开发的热点，同时高强度镁合金开发对拓展镁合金的应用领域具有重要意义。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，所要解决的技术问题是提供一种镁合金，通过添加多种元素，在保证轻质的基础上，增强镁合金的强度和抗拉性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：提供一种高强抗拉性镁合金材料：所述镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量百分数为：Al为2.2-4.9%、Zn为1.2-5.6%、Ti为3-8.8%、Li为3.1-5.9%，Sr 为0.1-1%，W为0.5-2%，改性碳酸钙0.5-2%，不可避免的杂质≤0 .1%，余量为Mg。

所述镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分优选的重量百分数为：Al为2.9-3.5%、Zn为2.1-4.3%、Ti为5-7.6%、Li为4.2-5.5%，Sr 为0.3-0.6%，W为0.8-1.4%，改性碳酸钙0.6-1%，不可避免的杂质≤0 .1%，余量为Mg。

所述镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分最优的重量百分数为：Al为3.1%、Zn为2.9%、Ti为6.3%、Li为5%，Sr 为0.5%，W为1.1%，改性碳酸钙0.8%，不可避免的杂质≤0 .1%，余量为Mg。

所述的改性碳酸钙平均粒径25-30μm，比表面积为50-55m²/g，规格为200-300目。

本发明的镁合金型材的成分设计理由如下：

Zn和Ti元素对镁合金力学性能的影响主要表现在强度方面，研究表明，当Zn与Ti结合，并含量大于4.2% ，Ti含量大于3%时，随着Zn与Ti含量的上升，镁合金的整体屈服强度和抗拉强度上升；当Zn与Ti结合，并含量大于14.4% ，Ti含量大于8.8%时，随着Zn与Ti含量的上升，抗拉强度与伸长率均下降，因此，为了获得最佳的抗拉强度与伸长率，本发明中Zn的含量控制在2.1-4.3%，Ti的含量控制在3-8.8%可以使镁合金具有较高的抗拉强度和屈服强度。

少量的Sr作为变质剂，可提高镁合金的焊接和耐热性能，研究表明，当Sr含量大于0.1%时，随着含量的上升，镁合金的焊接和耐热性能上升；而当Sr含量大于1%时，随着含量的升高，焊接性能和耐热性能反而下降，本发明中Sr的含量控制在0.1-1%，可以使镁合金具有较好的焊接性能和耐热性能。

Al和W元素以铝钨中间合金的形式加入可显著提高镁合金的抗拉强度，尤其是屈服强度。研究表明，当Al和W含量大于3.7%，W含量大于0.5%时，屈服强度和抗拉强度随Al和W含量的提高而提高，且当Al含量为3.1%时，W-Al合金达到最佳抗拉强度；当W-Al含量超过6.9%时，屈服强度和抗拉强度随W-Al含量的提高反而减小，因此，为了避免W-Al含量过高导致屈服强度和抗拉强度下降，W-Al含量应控制在6.9%以下。

添加少量的变性碳酸钙，此种碳酸钙具有微孔性能，添加的多种少量金属成分可在此环境下混合更均匀并处于一种中间合金的状态，有利于镁合金中各组分的稳定。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明提供一种高强抗拉性镁合金，镁合金在保证质轻的基础上具有较高的强度，尤其表现在屈服强度和抗拉强度上，同时本发明的镁合金添加了少量的Sr作为变质剂，使镁合金的焊接和耐热性能得到提高，其中的改性碳酸钙为镁合金中多种金属成分提供作用与结合的微孔环境，使得此类镁合金具有比传统商业镁合金优越的力学性能。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

实施例1

一种高强抗拉性镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量占比为：Al为2.2%、Zn为1.2%、Ti为3%、Li为3.1%，Sr 为0.1%，W为0.5%，改性碳酸钙0.5%，不可避免的杂质≤0 .1%，余量为Mg。

实施例2

一种高强抗拉性镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量占比为：Al为4.9%、Zn为5.6%、Ti为8.8%、Li为5.9%，Sr 为1%，W为2%，改性碳酸钙2%，不可避免的杂质≤0.1%，余量为Mg。

实施例3

一种高强抗拉性镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量占比为：Al为2.9%、Zn为2.1%、Ti为5%、Li为4.2%，Sr 为0.3%，W为0.8%，改性碳酸钙0.6%，不可避免的杂质≤0 .1%，余量为Mg。

实施例4

一种高强抗拉性镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量占比为：Al为3.5%、Zn为4.3%、Ti为7.6%、Li为5.5%，Sr 为0.6%，W为1.4%，改性碳酸钙1%，不可避免的杂质≤0 .1%，余量为Mg。

实施例5

一种高强抗拉性镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量占比为：Al为3.1%、Zn为2.9%、Ti为6.3%、Li为5%，Sr 为0.5%，W为1.1%，改性碳酸钙0.8%，不可避免的杂质≤0 .1%，余量为Mg。

实施例6

一种高强抗拉性镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量占比为：Al为3.55%、Zn为3.4%、Ti为5.9%、Li为4.5%，Sr 为0.55%，W为1.25%，改性碳酸钙1.25%，不可避免的杂质≤0 .1%，余量为Mg。

实施例1-6得到的镁合金的性能见下表。

实施例	屈服强度（MPa）	抗拉强度（MPa）	延伸率（%）
				1	368	439	5.4
2	372	440	6.3
				3	395	452	8.1
4	369	449	8.0
				5	420	470	8.5
6	405	461	8.3

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims

1.一种高强抗拉性镁合金材料，其特征在于，所述镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量百分数为：Al为2.2-4.9%、Zn为1.2-5.6%、Ti为3-8.8%、Li为3.1-5.9%，Sr为0.1-1%，W为0.5-2%，改性碳酸钙0.5-2%，不可避免的杂质≤0.1%，余量为Mg。

2.根据权利要求1所述的一种高强抗拉性镁合金材料，其特征在于，所述镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量百分数为：Al为2.9-3.5%、Zn为2.1-4.3%、Ti为5-7.6%、Li为4.2-5.5%，Sr 为0.3-0.6%，W为0.8-1.4%，改性碳酸钙0.6-1%，不可避免的杂质≤0.1%，余量为Mg。

3.根据权利要求1所述的一种高强抗拉性镁合金材料，其特征在于，所述镁合金材料由Mg、Al、Zn、Ti、Li、Sr、W组成，各组分重量百分数为：Al为3.1%、Zn为2.9%、Ti为6.3%、Li为5%，Sr 为0.5%，W为1.1%，改性碳酸钙0.8%，不可避免的杂质≤0.1%，余量为Mg。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种高强抗拉性镁合金材料，其特征在于，改性碳酸钙平均粒径25-30μm，比表面积为50-55m²/g，规格为200-300目。