CN110684915A - 一种高强度镁合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及镁合金技术领域，具体涉及一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：0.1‑1％C、2‑4％Ti、4‑8％Si、1.2‑2.2％Ca、2.3‑3.8％Sn、1‑2％Nd、0.5‑1.0％Bi、6‑10％Al、0.5‑1.0％Zr、1.0‑1.5％Mn、4‑8％石墨烯和余量为Mg和不可避免的杂质。本发明该合金通过合理搭配不同的元素以及中间合金提升了镁合金的阻燃性、抗拉强度、屈服强度，另外还具有良好的室温和高温力学性能，提高合金高温抗蠕变性、抗疲劳性能和耐储热性能，另外所添加的石墨烯是由SP2杂化碳原子组成的单原子层厚度的二维材料，它的加入可进一步提高制得镁合金的导热性能和强度。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金技术领域，具体涉及一种高强度镁合金。
背景技术
在现有金属结构材料体系中，镁合金具有高的比强度和比刚度、优异的铸造性能以及高的阻尼抗振性能，易于回收利用，具有环保特性，因而在航空航天、电子通讯以及汽车工业等行业有着非常广泛的应用前景，目前已成为极具潜力的金属结构材料之一。
镁合金的应用主要存在以下问题：一是镁合金的强韧性不够理想，限制了其广泛使用；二是镁合金易被腐蚀，其中含有的杂质加剧了其已被腐蚀的特性，极大地阻碍了镁合金的广泛应用。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高强度镁合金，该合金通过合理搭配不同的元素提升了镁合金的阻燃性、抗拉强度、屈服强度，另外还具有良好的室温和高温力学性能提高合金高温抗蠕变性、抗疲劳性能和耐储热性能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
本发明中加入C元素可以提升制得镁合金的屈服点和抗拉强度，但需控制C量不超过1％，若超过1％镁合金的焊接性能变坏，同时还会降低镁合金的耐大气腐蚀能力，在露天料场易锈蚀；Ti的加入可使镁合金的机械性能提高，但导电率却下降，Si的引入可以在镁合金凝固时会发生偏析而形成低熔点共晶组分，增强了制得的镁合金内部的晶格率；Ca在铝中固溶度极低，与铝形成CaAl4化合物可以有效提升镁合金的延伸率，抗拉强度等力学性能；Sn可以与Al形成结合形成中间合金提升镁合金的防腐作用；Nd的加入可以使制得镁合金在2000℃时仍具有很好的抗拉强度和屈服强度，而将Nd的用量控制在1-2％范围内不仅可以提升制得镁合金的强度，而且还可以降低制得镁合金的伸长率；石墨烯是一种新型二维纳米材料，其纳米片是由SP2杂化碳原子组成的单原子层厚度的二维材料，其强度高达1.01TPa，导热系数高达5300w/m·k，常温下电子迁移率超过200000cm2/v·s，电阻率约1Ω·m，具有强度高、导热性好、电阻率低的特点，而石墨烯的加入可进一步提高制得镁合金的导热性能和强度；另外通过对合金中Al、Mg、Si等成分比例进行设计和调整，并添加Zr等元素，通过各成分相互配合，使镁合金的微观组织结构得到优化，提高了镁合金的导热性能，同时提高了镁合金的耐腐蚀性和机械性能。
优选的，所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；其中纯Mg中的Mg、Mg-Nd中间合金的Mg、Mg-Ti-Sn中间合金的Mg和Mg-Mn-Zr中间合金的Mg的重量比为0.8-1.2:0.4-0.8:0.1-0.5:0.6-1.0；Ti-Al中间合金中的Ti与Mg-Ti-Sn中间合金中的Ti重量比为0.8-1.2:0.4-0.8；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至650-750℃熔融至全部融化后加入精炼剂继续保温熔炼10-20min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至700-800℃，熔炼8-16min，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应5-10min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼10-20min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为450-550℃，处理时间为8-16h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至340-360℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为1.5-3.0m/mnin、加压比为8-16，之后继续升温至400-430℃进行第二次挤压，挤压变形速率为3.0-4.0m/mnin、加压比为15-20，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
本发明中的镁合金通过上述方法制得，利用上述方法制得的镁合金具有很好的阻燃性、抗拉强度、屈服强度，另外还具有良好的室温和高温力学性能提高合金高温抗蠕变性、抗疲劳性能和耐储热性能。而在制备镁合金时需要控制步骤2)中需要控制Mg锭熔融时的温度为650-750℃，若温度过低则不利于将Mg锭完全熔化，若温度过高不利于后续精炼剂的加入，另外需要控制Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A时的温度700-800℃，若温度过低则不利于中间合金的熔融，若温度过高不利于中间合金的熔融后再结晶形成微观结晶晶粒的均一化；本发明的镁合金以Bi和Nd为主要合金化元素，在镁合金中形成微米级BiNd相纳米级Mg3Bi2相。通过两次挤压处理，提高镁合金的塑性，为降温轧制加工做好组织和性能准备，在挤压处理过程中，采用低温挤压处理的加工方式，抑制合金的再结晶晶粒的长大，最终合金由微米级变形晶粒和细小的再结晶晶粒组成的微纳双峰结构，同时在合金中动态析出大量的纳米级Mg3Bi2相，并极大提高镁合金的强韧性，从而在该合金系列中开发出具有优异的室温力学性能的高强韧镁合金材料。
优选的，步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气、氩气、氙气组成的混合体系；更为优选的所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为0.8-1.2:0.6-1.0:0.4-0.8组成的混合气体。
本发明中所采用的混合气体可以在Mg锭熔融时为其提供很好的无氧环境，避免了Mg锭熔融后与空气中氧气的接触，同时也避免了Mg锭熔融后氧化燃烧。
优选的，每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在100-120目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌30-60min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至40-60℃继续搅拌20-40min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至120-140℃，烘1-3h，再将烘干后的混合物趁热在80-100目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
本发明精炼剂的原料中主要含有的冰晶石粉末和KNO3，以及Ca和NaCl，能够提升精炼剂的除气除渣能力，使镁合金熔体的含氢量低，除渣率大，另外KNO3极易与其他夹杂物发生反应，有净化除杂的作用，还能起到细化晶粒的作用。而利用上述方法制备精炼剂时需要严格控制步骤S3中烘干混合物B时的温度为120-140℃，若温度过低则不利于及时将混合物B烘干，延长了制备精炼剂的周期，进而增加了生产成本，若温度过高则会导致混合物B部分失活，不利于在制备镁合金的精炼过程中除气除渣，降低镁合金熔体的含氢量和残渣含量。
本发明的有益效果在于：本发明该合金通过合理搭配不同的元素以及中间合金提升了镁合金的阻燃性、抗拉强度、屈服强度，另外还具有良好的室温和高温力学性能提高合金高温抗蠕变性、抗疲劳性能和耐储热性能，另外所添加的石墨烯是一种新型二维纳米材料，其纳米片是由SP2杂化碳原子组成的单原子层厚度的二维材料，它的加入可进一步提高制得镁合金的导热性能和强度。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；其中纯Mg中的Mg、Mg-Nd中间合金的Mg、Mg-Ti-Sn中间合金的Mg和Mg-Mn-Zr中间合金的Mg的重量比为0.8:0.4:0.1:0.6；Ti-Al中间合金中的Ti与Mg-Ti-Sn中间合金中的Ti重量比为0.8:0.4；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至650℃熔融至全部融化后，加入精炼剂继续保温熔炼10min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至700℃，熔炼8min，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应5min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼10min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为450℃，处理时间为8h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至340℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为1.5m/mnin、加压比为8，之后继续升温至400℃进行第二次挤压，挤压变形速率为3.0m/mnin、加压比为15，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为0.8:0.6:0.4组成的混合气体。
每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在100目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌30min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至40℃继续搅拌20min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至120℃，烘1h，再将烘干后的混合物趁热在80目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
实施例2
一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；其中纯Mg中的Mg、Mg-Nd中间合金的Mg、Mg-Ti-Sn中间合金的Mg和Mg-Mn-Zr中间合金的Mg的重量比为0.9:0.5:0.2:0.7；Ti-Al中间合金中的Ti与Mg-Ti-Sn中间合金中的Ti重量比为0.9:0.5；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至675℃熔融至全部融化后，加入精炼剂继续保温熔炼13min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至725℃，熔炼10min，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应7min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼13min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为475℃，处理时间为10h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至345℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为1.8m/mnin、加压比为10，之后继续升温至407℃进行第二次挤压，挤压变形速率为3.25m/mnin、加压比为17，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为0.9:0.7:0.5组成的混合气体。
每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在105目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌38min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至45℃继续搅拌25min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至125℃，烘1.5h，再将烘干后的混合物趁热在85目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
实施例3
一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；其中纯Mg中的Mg、Mg-Nd中间合金的Mg、Mg-Ti-Sn中间合金的Mg和Mg-Mn-Zr中间合金的Mg的重量比为1.0:0.6:0.3:0.8；Ti-Al中间合金中的Ti与Mg-Ti-Sn中间合金中的Ti重量比为1.0:0.6；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至700℃熔融至全部融化后，加入精炼剂继续保温熔炼15min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至750℃，熔炼12min，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应8min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼15min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为500℃，处理时间为12h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至350℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为2.2m/mnin、加压比为12，之后继续升温至415℃进行第二次挤压，挤压变形速率为3.5m/mnin、加压比为18，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为1.0:0.80:0.6组成的混合气体。
每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在110目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌45min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至50℃继续搅拌30min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至130℃，烘2h，再将烘干后的混合物趁热在90目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
实施例4
一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；其中纯Mg中的Mg、Mg-Nd中间合金的Mg、Mg-Ti-Sn中间合金的Mg和Mg-Mn-Zr中间合金的Mg的重量比为1.1:0.7:0.4:0.9；Ti-Al中间合金中的Ti与Mg-Ti-Sn中间合金中的Ti重量比为1.1:0.7；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至725℃熔融至全部融化后，加入精炼剂继续保温熔炼18min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至775℃，熔炼14min，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应9min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼18min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为525℃，处理时间为14h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至355℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为2.5m/mnin、加压比为14，之后继续升温至423℃进行第二次挤压，挤压变形速率为3.75m/mnin、加压比为19，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为1.1:0.9:0.7组成的混合气体。
每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在115目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌52min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至55℃继续搅拌35min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至135℃，烘2.5h，再将烘干后的混合物趁热在95目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
实施例5
一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；其中纯Mg中的Mg、Mg-Nd中间合金的Mg、Mg-Ti-Sn中间合金的Mg和Mg-Mn-Zr中间合金的Mg的重量比为1.2:0.8:0.5:1.0；Ti-Al中间合金中的Ti与Mg-Ti-Sn中间合金中的Ti重量比为1.2:0.8；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至750℃熔融至全部融化后，加入精炼剂继续保温熔炼20min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至800℃，熔炼16min，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应10min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼20min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为550℃，处理时间为16h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至360℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为3.0m/mnin、加压比为16，之后继续升温至430℃进行第二次挤压，挤压变形速率为4.0m/mnin、加压比为20，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为0.8-1.2:0.6-1.0:0.4-0.8组成的混合气体。
每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在120目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌60min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至60℃继续搅拌40min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至140℃，烘1-3h，再将烘干后的混合物趁热在100目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
对比例1
一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至650℃熔融至全部融化后，加入精炼剂继续保温熔炼10min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至700℃，熔炼8min，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应5min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼10min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为450℃，处理时间为8h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至340℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为1.5m/mnin、加压比为8，之后继续升温至400℃进行第二次挤压，挤压变形速率为3.0m/mnin、加压比为15，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为0.8:0.6:0.4组成的混合气体。
每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在100目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌30min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至40℃继续搅拌20min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至120℃，烘1h，再将烘干后的混合物趁热在80目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
对比例2
一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、硅酸钠、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；其中纯Mg中的Mg、Mg-Nd中间合金的Mg、Mg-Ti-Sn中间合金的Mg和Mg-Mn-Zr中间合金的Mg的重量比为0.8:0.4:0.1:0.6-；Ti-Al中间合金中的Ti与Mg-Ti-Sn中间合金中的Ti重量比为0.8:0.4；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至700℃熔融至全部融化后，加入精炼剂继续保温熔炼15min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至750℃，熔炼12min，并以CaCl2和硅酸钠的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应8min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼15min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为500℃，处理时间为12h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至350℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为2.2m/mnin、加压比为12，之后继续升温至415℃进行第二次挤压，挤压变形速率为3.5m/mnin、加压比为18，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为1.0:0.80:0.6组成的混合气体。
每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在110目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌45min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至50℃继续搅拌30min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至130℃，烘2h，再将烘干后的混合物趁热在90目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
对比例3
一种高强度镁合金，包括如下重量百分比的原料：
所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；其中纯Mg中的Mg、Mg-Nd中间合金的Mg、Mg-Ti-Sn中间合金的Mg和Mg-Mn-Zr中间合金的Mg的重量比为1.0:0.6:0.3:0.8；Ti-Al中间合金中的Ti与Mg-Ti-Sn中间合金中的Ti重量比为1.0:0.6；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热至750℃熔融至全部融化后，加入精炼剂继续保温熔炼20min，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温至800℃，熔炼16min，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应10min，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼20min，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，固溶处理时的温度为550℃，处理时间为16h，经固溶处理得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温至360℃进行第一次挤压处理，挤压变形速率为3.0m/mnin、加压比为16，之后继续升温至430℃进行第二次挤压，挤压变形速率为4.0m/mnin、加压比为20，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气和氩气按照体积比为0.8-1.2:0.6-1.0:0.4-0.8组成的混合气体。
每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、C2CI6和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在120目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌60min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至60℃继续搅拌40min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至140℃，烘1-3h，再将烘干后的混合物趁热在100目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
对采用实施例1-5和对比例1-3制得的镁合金进行力学性能(屈服强度、抗拉强度和延伸率)的测试。测试方法：力学性能测试依照国家标准GB6397-86《金属拉伸实验试样》进行加工测试，测试设备为(SHIMADZU)AG-I 250kN精密万能实验机拉伸机，拉伸速度为1mm/min，测试结果如下表1所示。
表1
| 项目 | 屈服其强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(％) |
| 实施例1 | 212 | 283 | 15.0 |
| 实施例2 | 215 | 284 | 15.1 |
| 实施例3 | 214 | 286 | 15.2 |
| 实施例4 | 213 | 285 | 15.0 |
| 实施例5 | 214 | 284 | 14.9 |
| 对比例1 | 173 | 235 | 12.3 |
| 对比例2 | 189 | 262 | 9.3 |
| 对比例3 | 200 | 256 | 12.8 |
由上述结果可知，本发明实施例1-5中制得的镁合金的各项机械性能优越，其屈服强度、抗拉强度和延伸率有显著的提升，同时镁合金还具有很好的环保性。
与实施例1相比，对比例1中在制备镁合金时没有添加Nd元素，对利用上述原料制得的镁合金进行各项物性测试，分析发现此镁合金的拉屈服强度、抗拉强度和延伸率相对降低；说明本发明在制备镁合金时添加Nd元素能优化制得镁合金的各项机械性能，使制得的镁合金具有优良的屈服强度、抗拉强度、延伸率、耐冲击性和尺寸稳定，适合大规模生产。
与实施例3相比，对比例2中在制备镁合金时用加入硅酸钠的形式引入Si元素，对利用上述原料制得的镁合金进行各项物性测试，分析发现此镁合金的延伸率相对降低；说明本发明在制备镁合金时通过以加入SiO2的形式引入Si能优化制得镁合金的各项机械性能，使制得的镁合金具有优良的屈服强度、抗拉强度、延伸率、耐冲击性和尺寸稳定，适合大规模生产。
与实施例5相比，对比例3中在制备镁合金所用精炼剂时用C2CI6代替了MgCI2，对利用上述原料制得的精炼剂进一步制造的镁合金进行各项物性测试，分析发现此镁合金的拉屈服强度、抗拉强度和延伸率相对降低；说明本发明在制备镁合金时采用的精炼剂时添加MgCI2能优化制得精炼剂的性能，进而有益于提升制得镁合金的各项机械性能，使制得的镁合金具有优良的屈服强度、抗拉强度、延伸率、耐冲击性和尺寸稳定，适合大规模生产。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强度镁合金，其特征在于：包括如下重量百分比的原料：
余量为Mg和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强度镁合金，其特征在于：所述高强度镁合金通过如下方法制得：
1)按照重量百分比，以纯Mg、纯C、纯Bi、CaCl2、SiO2、Mg-Nd中间合金、Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金为原料进行配料；
2)将纯Mg锭加入精炼设备中，在保护气体的条件下加热熔融至全部融化后加入精炼剂继续保温熔炼，得到熔融浆料A，再依次将纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金加入熔融浆料A中升温熔炼，并以CaCl2和SiO2的形式加入Ca和Si元素至完全溶解，继续保温反应，最后将Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯加入保温熔炼，得到熔融物B，备用；
3)将步骤2)中得到的熔融物B冷却，去除表面浮渣后浇注到相应的磨具中，制得铸态的镁合金，备用；
4)将步骤3)中得到的镁合金进行固溶处理，得到铸锭，备用；
5)将步骤4)中得到的铸锭恒速升温进行第一次挤压，之后继续升温进行第二次挤压，挤压结束后，室温冷却，最终得到高强度镁合金成品。
3.根据权利要求2所述的一种高强度镁合金，其特征在于：每份所述精炼剂包括如下重量份的原料：
4.根据权利要求3所述的一种高强度镁合金，其特征在于：所述精炼剂通过如下方法制得：
S1、按照重量份，将KCl、NaF、CaS、KNO3、NaCl、MgCI2和Na2SiF6分别加入球磨机中进行破碎处理，将处理后得到的粉末在100-120目的筛网上过筛；
S2、将步骤S1中制得的各原料加入搅拌装置中搅拌30-60min，得到混合物A，再将冰晶石粉末加入混合物A中加热至40-60℃继续搅拌20-40min，得到混合物B，备用；
S3、将步骤S2中得到的混合物B放入烘干装置中，升温至120-140℃，烘1-3h，再将烘干后的混合物趁热在80-100目的筛网上过筛，最后冷却至常温即得到上述精炼剂产品。
5.根据权利要求2所述的一种高强度镁合金，其特征在于：步骤2)中，加入纯Mg锭后加热熔融时的温度650-750℃，加入精炼剂保温熔炼的时间为10-20min，加入纯Mg、纯C、Mg-Nd中间合金和Mg-Mn-Zr中间合金升温熔炼时的温度为700-800℃，熔炼时间为8-16min。
6.根据权利要求2所述的一种高强度镁合金，其特征在于：步骤2)中，加入CaCl2和SiO2后继续反应5-10min，加入Mg-Ti-Sn中间合金、Ti-Al中间合金和石墨烯熔炼的时间为10-20min。
7.根据权利要求2所述的一种高强度镁合金，其特征在于：步骤4)中固溶处理时的温度为450-550℃，处理时间为8-16h。
8.根据权利要求2所述的一种高强度镁合金，其特征在于：步骤5)中进行第一次挤压处理时的温度为340-360℃，挤压变形速率为1.5-3.0m/mnin、加压比为8-16。
9.根据权利要求2所述的一种高强度镁合金，其特征在于：步骤5)中进行第二次挤压处理时的的温度为400-430℃，挤压变形速率为3.0-4.0m/mnin、加压比为15-20。
10.根据权利要求2所述的一种高强度镁合金，其特征在于：步骤2)中所述保护气体是由氮气、氖气、氩气、氙气组成的混合体系。
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