CN108251730B

CN108251730B - 一种半固态压铸高强度镁合金的制备方法

Info

Publication number: CN108251730B
Application number: CN201810116997.5A
Authority: CN
Inventors: 任怀德; 张莹; 李谷南; 王继成; 王顺成
Original assignee: Zhuhai Runxingtai Electrical Equipment Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Runxingtai Electrical Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-03-12
Anticipated expiration: 2038-02-06
Also published as: CN108251730A

Abstract

本发明提供了一种高强度镁合金制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：1S配料及熔炼：2S半固态浆料制备：3S压铸成型：4S组合热处理：该高强度镁合金采用半固态压铸技术制得，该高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 8.5～9.5％，Zn 0.9～1.2％，Li 0.3～0.5％，Ni 0.1～0.3％，Sr 0.05～0.1％，Re 0.05～0.1％，其余为Mg和其它杂质元素。本发明提供的高强度镁合金具有高强、耐蚀、耐热性能以及优良的半固态压铸成形性能。

Description

一种半固态压铸高强度镁合金的制备方法

技术领域

本发明涉及镁合金加工技术领域，尤其涉及一种半固态压铸用高强度镁合金的制备方法。

背景技术

半固态压铸成型技术是指在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌，使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态，从而制成半固态金属液，然后将其压铸成坯料或铸件。在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到0.2左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，则使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达0.5-0.6时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压，模锻等实现金属的成形。半固态压铸的凝固收缩率小，可以避免缩孔、疏松、粘模等缺陷，可以制备得到壁厚更薄、组织更致密、力学性能更高的各类零部件。

镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、电磁屏蔽效果好等优点，在电子信息、生物医疗、交通运输工具、高端装备、航空航天等领域具有很大的应用潜力。镁合金的半固态加工技术已经取得了一定的进展，但是仍然存在一定的问题。例如，缺乏对半固态压铸技术专用镁合金的研究和开发。目前，半固态压铸用镁合金主要是Mg-Al系铸造镁合金，如AZ91、AM60、AE81、AS41等牌号的铸造镁合金。这些镁合金虽然具有比强度高和比刚度高等优点，但镁合金的绝对强度仍然较低，特别高温强度较差，当使用温度或者环境温度升高时，镁合金的强度会大幅度下降，难以满足半固态压铸的工艺要求，极大地限制了镁合金在受力结构件上的应用。另外，由于镁的标准电极电位很低，镁与其他金属材料接触时容易形成腐蚀电偶，导致镁合金的耐腐性能很差，在潮湿的环境下很容易被腐蚀，这也是限制镁合金普遍应用的重要原因之一。例如，镁合金的半固态加工工艺过程简单不科学，导致镁合金的强度低、耐腐蚀性以及耐热性能差。因此，现有半固态压铸用镁合金及其制备方法仍有待改进和发展。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种高强度镁合金的制备方法。

所述制备方法包括以下步骤：

1S配料及熔炼：按组分配取原料铝源、锌源、锂源、镍源、锶源、铼源、镁源；于680～740℃加热熔化镁源，然后加入铝源、锌源、锂源、镍源、锶源、铼源搅拌熔化成镁合金液；

2S半固态浆料制备：将步骤1S所得的镁合金液采用搅拌振动方法制备成温度为550～590℃的镁合金半固态浆料；

3S压铸成型：将步骤2S所得的镁合金半固态浆料压铸成型，得半固态压铸镁合金，其中，压铸温度为200～250℃、压射速度为3.5～4.5m/s、压射比压为20～30MPa、增压压力为40～50MPa，保压时间为5～10s；

4S组合热处理：将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在410～420℃固溶处理3～5h，水淬后，在175～185℃时效处理16～18h，随炉冷却后得高强度镁合金。

所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得，所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 8.5～9.5％，Zn 0.9～1.2％，Li 0.3～0.5％，Ni 0.1～0.3％，Sr 0.05～0.1％，Re 0.05～0.1％，其余为Mg和其它杂质元素。

其中，所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得，所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 8.7～9.2％，Zn 0.95～1.1％，Li 0.35～0.45％，Ni 0.15～0.25％，Sr 0.06～0.08％，Re 0.06～0.08％，其余为Mg和其它杂质元素。

其中，所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得，所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 9.0％，Zn 1.0％，Li 0.40％，Ni 0.20％，Sr 0.07％，Re 0.07％，其余为Mg和其它杂质元素。

其中，其它杂质元素单个含量<0.01％，其它杂质元素总含量<0.05％。

其中，所述制备方法括还包括以下步骤：

或2S半固态浆料制备：将步骤1S所得的镁合金液进行精炼除气除渣后，采用搅拌振动方法制备成温度为550～590℃的镁合金半固态浆料。

其中，所述铝源为99.9％的铝锭，所述锌源为99.95％的锌锭，所述镁源为99.95％的镁锭，所述锂源为Mg-10Li合金，所述镍源为Mg-10Ni合金，所述锶源为Mg-5Sr合金，所述铼源为Mg-5Re合金。

其中，在步骤2S中，所述搅拌振动方法包括机械搅拌、电磁搅拌或超声振动方法，其中，所述机械搅拌方法的搅拌速度为100～150转/分钟，搅拌时间为15～20s；所述电磁搅拌方法的搅拌频率为60～80赫兹，搅拌时间为5～10s；所述超声振动方法的振动频率为20～30赫兹，振动时间为10～15s。

其中，在步骤3S中，压铸温度为220～240℃、压射速度为3.8～4.3m/s、压射比压为23～28MPa、增压压力为43～48MPa，保压时间为7～9s。

其中，在步骤4S中，将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在412～418℃温度下固溶处理3.5～4.5h，水淬后，在178～183℃温度下时效处理16.5～17.5h。

本发明的高强度镁合金由Al、Zn、Mg等元素组成，本发明在优化Al、Zn主合金元素的基础上，添加Li、Ni、Sr、Re多元微合金元素，并且控制这些元素以及杂质元素的含量，使其相互配合，通过弥散相强化、晶粒细化变质和晶粒球化，提高镁合金的强度、耐腐蚀和耐热性能，使镁合金具有高强、耐蚀、耐热性能以及优良的半固态压铸成形性能。

根据本发明提供的高强度镁合金，主要的创新点是：第一，引入Li元素，Li元素在半固态压铸镁合金中的固溶度较高，通过固溶强化可以提高镁合金的高温强度和和抗高温蠕变性能；第二，引入Ni元素，Ni元素能够细化α-Mg晶粒，改善镁合金的组织成分均匀性，提高半固态压铸镁合金的流动性、强度和塑性；第三，引入Sr元素，Sr元素能够促进α-Mg晶粒的球化，显著提高镁合金半固态浆料的流动性和半固态压铸成形性能；第四，引入Re元素，Re元素能够细化变质Mg₁₇Al₁₂相和MgZn₂相，使Mg₁₇Al₁₂相和MgZn₂相的形态从粗大的块状转变为细小均匀的颗粒状，弥散分布于镁合金基体，显著提高半固态压铸镁合金的强度。第五，科学调控高强度镁合金中的Al，Zn，Li，Ni，Sr，Re等元素的含量，保证镁合金的最优性能。通过Al，Zn，Li，Ni，Sr，Re等元素的相互配合，制备得到具有高强、耐蚀、耐热性能以及具有优良的半固态压铸工艺性能的高强度镁合金。

具体地，上述高强度镁合金的制备组分包括Al，Zn，Li，Ni，Sr，Re以及杂质元素等。

该高强度镁合金的制备组分中，各组分的作用及含量说明如下：

Al和Zn是半固态压铸高强度镁合金的主要合金元素，在镁合金中具有固溶强化作用，Al与Mg还可形成Mg₁₇Al₁₂相，Zn与Mg还可形成MgZn₂相，提高镁合金的强度和压铸流动性。Al和Zn的含量越高，Mg₁₇Al₁₂相和MgZn₂相的体积分数也越多，镁合金的强度越高，同时镁合金的共晶液相也越多，镁合金的压铸流动性越好。Al含量低于8.5％，Zn含量低于0.9％，半固态压铸镁合金无法获得足够的流动性和强度，但Al含量超过9.5％，Zn含量超过1.2％，也会导致半固态压铸镁合金的塑形显著下降。因此，Al含量选择在8.5～9.5％，Zn含量选择在0.9～1.2％。

Li在半固态压铸镁合金中的固溶度较高，通过固溶强化既可以提高镁合金的室温强度又可以提高镁合金的高温强度。特别是Li在镁合金中可析出热稳定性极好的纳米尺寸Al₃Li强化相，Al3Li强化相可以钉扎镁基体的位错、亚晶和晶界，提高镁合金的高温强度和和抗高温蠕变性能。Li含量低于0.3％，镁合金的高温强度提高不显著，Li含量高于0.5％，Al₃Li强化相容易粗化反而会恶化镁合金的力学性能，因此，Li含量选择在0.3～0.5％。

Ni在半固态压铸镁合金中主要起到细化α-Mg晶粒的作用，改善镁合金的组织成分均匀性，提高半固态压铸镁合金的流动性、强度和塑性。Ni含量小于0.1％，α-Mg晶粒细化效果不明显.Ni含量越高，α-Mg晶粒细化效果越好，但Ni含量超过0.3％时，也会导致粗大金属间化合物NiAl相的出现，恶化半固态压铸镁合金的强度和塑性。因此，Ni含量选择在0.1～0.3％。

Sr元素在半固态压铸镁合金中主要作用是促进α-Mg晶粒的球化。α-Mg晶粒的球形度越高，镁合金半固态浆料的流动性越好，越适合于半固态压铸成形。发明人通过大量实验研究发现，Sr元素是α-Mg晶粒的优良球化剂，添加0.05～0.1％的Sr元素，可显著促进镁合金半固态浆料中α-Mg晶粒的球化，使镁合金半固体浆料获得球形度更高的α-Mg晶粒，显著提高镁合金半固态浆料的流动性和半固态压铸成形性能。

Re在半固态压铸镁合金中主要作用是细化变质Mg₁₇Al₁₂相和MgZn₂相。Mg₁₇Al₁₂、MgZn₂相在镁合金中数量较多且常常呈粗大的块状分布于晶界，这种组织状态会割裂镁合金基体，是导致传统压铸镁合金强度较低的重要原因。发明人通过大量实验研究发现，Re元素对半固态压铸镁合金中的Mg₁₇Al₁₂相和MgZn₂相具有良好的细化变质作用，添加0.05～0.1％的Re元素，可使半固态压铸镁合金中Mg₁₇Al₁₂相和MgZn₂相的形态从粗大的块状转变为细小均匀的颗粒状，弥散分布于镁合金基体，显著提高半固态压铸镁合金的强度。

本发明通过优化Al、Zn主合金元素，添加Li、Ni、Sr、Re等元素，控制各组分的含量，并通过各组分的相互协调配合，制备得到具有高强、耐蚀、耐热性能以及优良的半固态压铸成形性能的高强度镁合金。

根据本发明的另一个方面，提供一种上述高强度镁合金的制备方法，包括下述步骤：

上述制备方法按照1S)～4S)的顺序依次进行。

步骤1S中，铝源为99.9％的铝锭，锌源为99.95％的锌锭，镁源99.95％的镁锭，锂源为Mg-10Li合金，镍源为Mg-10Ni合金，锶源为Mg-5Sr合金，铼源为Mg-5Re合金。镁合金的纯净度越高，镁合金的耐腐蚀性能也越好。镁是目前常用金属元素中标准电极电位最低的元素，当镁合金中含有Fe、Si、Mn、Cu、Zr、Cr、Er、Sn、Pb等杂质元素时，镁与杂质元素会形成内部腐蚀电偶，镁呈现牺牲阳极作用而加速腐蚀溶解，这是导致镁合金耐腐性能较差的重要原因。因此，提高镁合金的耐腐蚀性能，必须提高镁合金的纯净度，控制镁合金中Fe、Si、Mn、Cu、Zr、Cr、Er、Sn、Pb等杂质元素的含量。本发明通过选用纯度为99.95％的镁锭、纯度为99.85％的铝锭和纯度为99.95％的锌锭作为主要原材料，控制Fe、Si、Mn、Cu、Zr、Cr、Er、Sn、Pb等杂质元素的单个含量小于0.01％，总量小于0.05％，提高半固态压铸镁合金的纯净度和耐腐蚀性能。

步骤2S中，将步骤1S所得的镁合金液采用搅拌振动方法制备成温度为550～590℃的镁合金半固态浆料。其中，搅拌振动方法优选机械搅拌、电磁搅拌或超声振动方法，并且设定具体的搅拌或者振动参数，即机械搅拌方法的搅拌速度为100～150转/分钟，搅拌时间为15～20s；电磁搅拌方法的搅拌频率为60～80赫兹，搅拌时间为5～10s；超声振动方法的振动频率为20～30赫兹，振动时间为10～15s。镁合金半固态浆料中α-Mg晶粒的尺寸越小、球形度越高，镁合金半固态浆料的流动性越好，越有利于半固态压铸成形。因此，获得尺寸细小、球形度高的α-Mg晶粒镁合金半固态浆料是实现半固态压铸的重要条件。发明人通过大量实验研究发现，在机械搅拌棒转速为100～150转/分钟、搅拌时间为15～20秒或者电磁搅拌频率为60～80赫兹、搅拌时间为5～10秒或者超声波振动频率为20～30赫兹、振动时间为10～15秒条件下，本发明半固态压铸镁合金可以获得平均直径小于60微米、平均球形度大于0.75的α-Mg晶粒镁合金半固态浆料，这种镁合金半固态浆料具有优良的流动性，非常适合于半固态压铸成形。

步骤3S中，设定压铸温度为200～250℃、压射速度为3.5～4.5m/s、压射比压为20～30MPa、增压压力为40～50MPa，保压时间为5～10s。镁合金半固态浆料由球形α-Mg晶粒与共晶液相组成，这种组织与传统由α-Mg树枝晶与共晶液相组成的组织结构不同，决定了镁合金的半固态压铸工艺及热处理工艺也与传统镁合金的压铸工艺及热处理工艺也存在较大的不同。发明人对本发明半固态压铸镁合金的压铸工艺和热处理工艺进行系统研究后发现，在模具型腔温度为200～250℃、压射速度为3.5～4.5m/s、压射比压为20～30MPa、增压压力为40～50MPa和保压时间为5～10秒条件下，将镁合金可半固态压铸成各种形状复杂的零部件，避免充型过程产生飞溅而卷入气体和夹杂物。

步骤4S中，将半固态压铸镁合金在410～420℃固溶处理3～5小时，水淬后，在175～185℃时效处理16～18小时，随炉冷却后，半固态压铸镁合金可得到期望的强度，如果半固态压铸工艺及热处理工艺不在上述匹配范围内，半固态压铸镁合金均达不到期望的强度。

本发明通过优化镁合金制备过程中的半固态浆料制备、压铸成型等工艺步骤，可以获得α-Mg晶粒平均直径小于60微米、平均球形度大于0.75的镁合金半固态浆料，进一步提高镁合金半固态浆料的压铸成形性能，满足形状复杂以及薄壁结构镁合金零部件的半固态压铸生产需求。

其有益效果体现在：

第一，本发明的高强度镁合金由Al、Zn、Mg等元素组成，本发明在优化Al、Zn主合金元素的基础上，添加Li、Ni、Sr、Re多元微合金元素，并且控制这些元素以及杂质元素的含量，使其相互配合，通过弥散相强化、晶粒细化变质和晶粒球化，提高半固态压铸镁合金的强度、耐腐蚀和耐热性能，使半固态压铸镁合金具有高强、耐蚀、耐热性能以及优良的半固态压铸成形性能。

第二，本发明通过优化镁合金制备过程中的半固态浆料制备、压铸成型等工艺步骤，可以获得α-Mg晶粒平均直径小于60微米、平均球形度大于0.75的镁合金半固态浆料，进一步提高镁合金半固态浆料的压铸成形性能，满足形状复杂以及薄壁结构镁合金零部件的半固态压铸生产需求。

第三，本发明的镁合金的室温抗拉强度大于280MPa，200℃的高温抗拉强度大于250MPa，镁合金的腐蚀速率小于3.3×10^-3mg·cm^-2·h^-1，具有强度高、耐腐蚀、耐热性能优良的优点，适合于半固态压铸智能手机、笔记本电脑、平板电脑等各类电子产品的外壳和发动机缸体、变速箱壳、油底壳等汽车轻量化用结构件。

本发明的高强度镁合金的制备组分及其含量的选择、高强度镁合金的制备方法的有益效果将通过实施例给出具体实验数据进行说明。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例1

高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 8.5％，Zn 0.9％，Li 0.3％，Ni0.1％，Sr 0.05％，Re 0.05％，其余为Mg和其它杂质元素。该高强度镁合金的制备方法包括以下步骤：

1S配料与熔炼：按上述组分配取原料99.9％的铝锭、99.95％的锌锭、99.95％的镁锭、Mg-10Li合金、Mg-10Ni合金、Mg-5Sr合金、Mg-5Re合金；将配取的镁锭于680℃加热熔化，然后加入铝锭、锌锭、Mg-10Li合金、Mg-10Ni合金、Mg-5Sr合金、Mg-5Re合金搅拌熔化成镁合金液；

2S半固态浆料制备：将步骤1S所得镁合金液在超声振动频率为25赫兹、振动时间为12秒条件下将镁合金液制备成温度为550℃的镁合金半固态浆料；

3S压铸成型：将步骤2S所得的镁合金半固态浆料在模具型腔温度为250℃、压射速度为4.5m/s、压射比压为30MPa、增压压力为50MPa和保压时间为5秒条件下压铸成型，得半固态压铸镁合金；

4S组合热处理：将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在420℃温度下固溶处理3h，水淬后，在185℃温度下时效处理16h，随炉冷却后得高强度镁合金。

实施例2

高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 9.5％，Zn 1.2％，Li 0.5％，Ni0.3％，Sr 0.1％，Re 0.1％，其余为Mg和其它杂质元素，其它杂质元素单个含量<0.01％，其它杂质元素总含量<0.05％。该高强度镁合金的制备方法包括以下步骤：

1S配料与熔炼：按上述组分配取原料99.9％的铝锭、99.95％的锌锭、99.95％的镁锭、Mg-10Li合金、Mg-10Ni合金、Mg-5Sr合金、Mg-5Re合金；将配取的镁锭在体积百分比为0.5％SF₆+99.5％CO₂的混合气体保护下，于740℃加热熔化，然后加入铝锭、锌锭、Mg-10Li合金、Mg-10Ni合金、Mg-5Sr合金、Mg-5Re合金搅拌熔化成镁合金液；

2S半固态浆料制备：用占镁合金液重量为0.5％的MgCl₂精炼剂将步骤1S所得镁合金液进行精炼除气除渣后，在电磁搅拌频率为75赫兹、电磁搅拌时间为6秒条件下将镁合金液制备成温度为590℃的镁合金半固态浆料；

3S压铸成型：将步骤2S所得的镁合金半固态浆料在模具型腔温度为200℃、压射速度为3.5m/s、压射比压为20MPa、增压压力为40MPa和保压时间为10秒条件下压铸成型，得半固态压铸镁合金；

4S组合热处理：将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在410℃温度下固溶处理5h，水淬后，在175℃温度下时效处理18h，随炉冷却后得高强度镁合金。

实施例3

高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 9％，Zn 1.1％，Li 0.4％，Ni0.2％，Sr 0.08％，Re 0.07％，其余为Mg和其它杂质元素，其它杂质元素单个含量<0.01％，其它杂质元素总含量<0.05％。该高强度镁合金的制备方法包括以下步骤：

1S配料与熔炼：按上述组分配取原料99.9％的铝锭、99.95％的锌锭、99.95％的镁锭、Mg-10Li合金、Mg-10Ni合金、Mg-5Sr合金、Mg-5Re合金；将配取的镁锭在体积百分比为0.5％SF₆+99.5％CO₂的混合气体保护下，于710℃加热熔化，然后加入铝锭、锌锭、Mg-10Li合金、Mg-10Ni合金、Mg-5Sr合金、Mg-5Re合金搅拌熔化成镁合金液；

2S半固态浆料制备：用占镁合金液重量为0.5％的MgCl₂精炼剂将步骤1S所得镁合金液进行精炼除气除渣后，在机械搅拌转速为135转/分钟、搅拌时间为18秒条件下将镁合金液制备成温度为575℃的镁合金半固态浆料；

3S压铸成型：将步骤2S所得的镁合金半固态浆料在模具型腔温度为230℃、压射速度为4m/s、压射比压为25MPa、增压压力为45MPa和保压时间为7.5秒的条件下压铸成型，得半固态压铸镁合金；

4S组合热处理：将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在415℃温度下固溶处理4h，水淬后，在180℃温度下时效处理17h，随炉冷却后得高强度镁合金。

实施例1～实施例3各组分的用量需满足本发明所述的比例关系，本领域技术人员可以根据实际情况基于上述制备方法进行适应性调整。

对比例

为了进一步说明本发明的有益效果，选择目前半固态压铸工艺中较为常用的AZ91镁合金作为对比实施例，其中，AZ91镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 9.7％，Zn0.7％，Mn 0.35％，Si<0.01％，Cu<0.03％，Ni<0.002％，Fe<0.005％，其余为Mg和其它杂质元素。

测试例

(1)力学性能测试：按中华人民共和国国家标准GMN/T16865-2013，将上述实施例1～3与对比例的镁合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上分别进行室温和200℃高温拉伸力学性能测试，其中，拉伸速率为2毫米/分钟。

(2)腐蚀速率测试：按中华人民共和国国家标准GB/10134-2011，将上述实施例1～3与对比例的镁合金加工成20mm×5mm的圆柱状试样，在实验前均经2000号水砂纸研磨处理，在用丙酮和无水乙醇清洗并干燥后称取试样的质量作为初始质量，实验腐蚀介质采用3.5％NaCl溶液，pH值控制在7～7.5，将腐蚀试样悬挂于腐蚀介质中浸泡24h，在沸腾的铬酸(200mg CrO₃/L+10mg AgNO₃)中清洗5min，然后再用丙酮无水乙醇清洗并干干燥后，用分析天平称重，计算腐蚀速率：V＝(W1-W2)×t/A，式中，V为试样的腐蚀速率，W1为试样腐蚀之前的质量，W2为试样腐蚀之后的质量，A为试样的面积，t为腐蚀的时间。

(3)晶粒参数测试：在实施例1～3与对比例的镁合金上取样，试样经磨制、抛光和腐蚀后，在OLYMPUS金相显微镜下对镁合金的显微组织进行观察，采用等积圆直径法分析测量α-Mg晶粒的平均直径，采用等效圆度法分析测量α-Mg晶粒的平均球形度：

实施例1～3镁合金与对比例的力学性能、腐蚀速率、晶粒参数测试结果如表1所示，其中，性能检测均已以相同条件相同时间进行表征：

表1实施例1～3与对比例的镁合金的力学性能、腐蚀速率、晶粒参数测试结果

从上述测试例我们可以看出，将实施例1～3的镁合金进行力学测试，本发明的镁合金的室温抗拉强度大于280MPa，200℃的高温抗拉强度大于250MPa，腐蚀速率小于3.3×10^-3mg·cm^-2·h^-1，本发明的镁合金的抗拉强度大于对比例，腐蚀速率低于对比例，表明本发明的镁合金具有强度高、耐腐蚀和耐热性能优良的优点。本发明的镁合金的α-Mg晶粒的平均直径小于60微米、平均球形度大于0.75，对比例中晶粒直径为72微米，球形度为0.68，表明本发明的镁合金具有优良的半固态压铸成形性能。

综上所述，本发明具有下述有益效果：

本发明还提供了该高强度镁合金的制备方法。

最后应说明的是：在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种高强度镁合金的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

2S半固态浆料制备：将步骤1S所得的镁合金液采用机械搅拌、电磁搅拌或超声振动方法制备成温度为550~590℃的镁合金半固态浆料；

4S组合热处理：将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在410～420℃固溶处理3～5h，水淬后，在175～185℃时效处理16～18h，随炉冷却后得高强度镁合金；

所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得，所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 8.5～9.5%，Zn 0.9～1.2%，Li 0.3～0.5%，Ni 0.1～0.3%，Sr 0.05～0.1%，Re0.05～0.1%，其余为Mg和其它杂质元素。

2.如权利要求1所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于：所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得，所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 8.7～9.2%，Zn0.95～1.1%，Li 0.35～0.45%，Ni 0.15～0.25%，Sr 0.06～0.08%，Re 0.06～0.08%，其余为Mg和其它杂质元素。

3.如权利要求1所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于：所述高强度镁合金采用半固态压铸技术制得，所述高强度镁合金由以下质量百分比的成分组成：Al 9.0%，Zn1.0%，Li 0.40%，Ni 0.20%，Sr 0.07%，Re 0.07%，其余为Mg和其它杂质元素。

4.如权利要求1所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于：其它杂质元素单个含量<0.01%，其它杂质元素总含量<0.05%。

5.如权利要求1所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于：所述铝源为99.9%的铝锭，所述锌源为99.95%的锌锭，所述镁源为99.95%的镁锭，所述锂源为Mg-10Li合金，所述镍源为Mg-10Ni合金，所述锶源为Mg-5Sr合金，所述铼源为Mg-5Re合金。

6.如权利要求1所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于：在步骤2S中，所述机械搅拌方法的搅拌速度为100~150转/分钟，搅拌时间为15~20s；所述电磁搅拌方法的搅拌频率为60~80赫兹，搅拌时间为5~10s；所述超声振动方法的振动频率为20~30赫兹，振动时间为10~15s。

7.如权利要求1所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于：在步骤3S中，压铸温度为220~240℃、压射速度为3.8~4.3m/s、压射比压为23~28MPa、增压压力为43~48MPa，保压时间为7~9s。

8.如权利要求1所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于：在步骤4S中，将步骤3S所得的半固态压铸镁合金在412~418℃温度下固溶处理3.5~4.5h，水淬后，在178~183℃温度下时效处理16.5~17.5h。