CN110983135B - 一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金及其制备方法 - Google Patents

一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可快速时效强化的高强高塑Mg‑Ga‑Li系镁合金及其制备方法，合金成分为：Ga含量为3～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg；合金还可再含有Zn、Ca、Sr、Si、Zr、稀土元素RE、Mn、Ag、Cu、Na元素中的至少一种。本发明合金不仅可以采用增材制造(3D打印)技术快速成型，还能够通过固溶热处理可获得Mg基过饱和固溶体，然后通过快速时效热处理，可在20h内达到时效强化峰值。室温拉伸屈服强度高于200MPa，延伸率高于10％。本发明合金以纳米尺度的Mg‑Ga‑Li三元相为主要析出相，时效强化效果显著，综合性能好，除了可作为常规结构和高温抗蠕变材料使用，还可作为生物医用材料用于制备人体植入医疗器件。

Description

一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的成分设计及其制备方法，具体涉及一种可增材制造(3D打印)和可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的成分设计及其制备方法，属于有色金属材料及冶金领域。
背景技术
Mg及其合金是最轻的结构材料之一，具有比强度和比刚度高，阻尼减震性能好、生物相容性好，在汽车、航空航天、医疗器件等领域有广泛应用。Mg及其大多数合金的基体为密排六方结构，室温变形能力差，加工成本较高、成材率较低。此外Mg较低的强度、耐腐蚀性和耐热性，也限制了镁合金更广泛的应用。因此，有必要开发综合性能更好的镁合金。
Ga在Mg中的固溶度随温度变化明显，在共晶温度的固溶度最大，质量分数为8.61wt.％，对应的原子分数为3.14at.％。它的固溶度随着温度降低而迅速减小，可以形成足够体积分数的Mg-Ga二元相，具有显著的时效强化效果。然而绝大数Mg-Ga系镁合金都需要100h以上达到时效峰值，例如Mg-5Ga合金在225℃时效256h才能达到时效峰值，其屈服强度低于130MPa，抗拉强度低于180MPa，延伸率低于5％，时效强化时间长、强度低、塑性差。这不仅增加了生产成本、降低了生产率，而且强度和塑性不能满足承重结构材料或医疗器件的使用要求。例如心血管支架，其屈服强度需高于200MPa，延伸率需高于15～18％；骨科内固定装置，其屈服强度需高于230MPa，延伸率需高于15～18％。
专利文献1提供了一种具有阻燃性的Mg-Li-Ga合金及其加工工艺，其特征在于按重量百分比计化学成分为：Li：8～14％，Ga：1～2％，Sr：2～8％，Nd：0.1～0.4％，Gd：0.1～0.2％，Yb：0.1～0.3％，B：0.1～0.2％，In：0.6～0.8％，余量为Mg。该材料的制备加工方法中仅进行了轧制变形，轧后最终热处理仅在360℃保温固溶热处理8.5h后在140℃时效保温2.8h，并没有对时效强化效果进行说明。该专利文献的实施例合金中，Li是含量最高的合金化元素，因此所述合金是Mg-Li系镁合金。
专利文献2提供了一种具有抗菌功能的生物医用可降解镁合金及其制备方法，其特征在于按重量百分比计化学成分为：Ga：0.2～4％，Cu：0.1～1％，余量为镁。该材料的制备加工方法中进行了固溶与短时间(2～4h)的高温(200～350℃)时效热处理，但并没有对时效强化效果进行说明。该专利文献的实施例合金中，合金化元素不含Li，因此所述合金是Mg-Ga二元和Mg-Ga-Cu三元镁合金，且主要应用于生物医用领域。
专利文献3提供了高强度高耐蚀性生物医用Mg-Ga合金及其制备方法，其特征在于按重量百分比计化学成分为：Ga：4.5～10％，Zn：0.9～2％，余量为镁。该材料的制备加工方法中进行了固溶时效热处理，但并没有对时效强化效果进行说明。该专利文献的实施例合金中，合金化元素不含Li，因此所述合金是Mg-Ga二元和Mg-Ga-Zn三元镁合金，且主要应用于生物医用领域。
现有技术文献
专利文献1：CN201710875993.0一种具有阻燃性的Mg-Li-Ga合金及其加工工艺，
专利文献2：CN201811054711.1一种具有抗菌功能的生物医用可降解镁合金及其制备方法，
专利文献3：CN201910413269.5高强度高耐蚀性生物医用Mg-Ga合金及其制备方法。
发明内容
本发明要解决的课题：使Mg-Ga系镁合金的屈服强度高于200MPa，延伸率高于10％，通过塑性变形和成分调控获得快速时效强化效果，使时效硬度峰值的时间缩短至20h以内。
以解决上述课题为目标的本发明的要旨如下所述。如无特别说明，成分百分比均默认为质量百分比。
一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金，其特征在于性能要求经塑性加工变形或时效热处理后屈服强度高于200MPa，延伸率高于10％，时效强化能够在0.5～20h达到时效硬度峰值；组织特征是能够通过固溶处理得到Mg基单相固溶体，通过快速时效析出大量纳米尺度的Mg-Ga-Li三元析出相，产生显著时效强化效果；所述镁合金成分为：Ga含量为3～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg。
进一步地，所述镁合金中还含有Zn、Ca、Sr、Si、Zr、Mn、稀土元素RE、Ag、Cu、Na元素中的至少一种，各元素含量为：Zn：0.2～3％，Ca：0.1～2.5％，Sr：0.01～0.8％，Si：0.1～0.5％，Zr：0.3～1％，Mn：0.1～2％，稀土元素RE(Ce、Nd、Eu、Gd、Dy、Sc、Y、Sm、Er)：0.01～3％，Ag：0.1～2.5％，Cu：0.1～2.5％，Na：0.02～0.5％。加入Zn、Ca、Sr、Si或Zr可以细化本发明合金的晶粒，从而进一步提高本发明合金的强度和韧性；加入Mn，RE可以去除Fe、Ni杂质提高本发明合金的耐蚀性；加入稀土元素RE还可以对合金基体产生固溶强化、细晶强化、弥散强化和时效沉淀强化，提高镁基合金的锻造性，使强度和塑性提高；加入Ag、Cu能提高本发明合金的抗菌性；加入Na能够进一步缩短本发明合金的时效峰值时间。
如上所述可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述合金具有高的综合力学性能并可进行快速时效强化，其工艺为以下6种的任何一种：
工艺1：铸造→均匀化热处理→塑性变形→退火；
工艺2：铸造→均匀化热处理→增材制造(3D打印)→快速时效；
工艺3：铸造→均匀化热处理→塑性变形→固溶→淬火→快速时效；
工艺4：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→快速时效→塑性变形→退火；
工艺5：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→塑性变形→短时预时效→塑性变形→快速时效；
工艺6：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→塑性变形→快速时效→塑性变形。
进一步地，所述工艺中，铸造的熔炼温度为680～750℃，精炼5～20min；均匀化热处理在250～500℃进行，保温1～48h；固溶的温度为300～580℃，保温时间为10min～2h；通过所述固溶处理能够得到Mg单相固溶体，为后续通过快速时效析出大量纳米尺度的Mg-Ga-Li析出相创造必要的热力学条件。淬火在0～100℃水或矿物淬火油中进行；快速时效的温度为120～300℃，保温时间为0.5～20h；短时预时效的温度为70～200℃，保温时间为10min～10h；退火的温度为150～400℃，保温时间为1min～20h，然后进行炉冷或空冷。
进一步地，所述工艺中的增材制造(3D打印)为熔融沉积式(FDM)、电子束自由成形制造(EBF)、直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔化成型(EBM)和选择性激光熔化成型(SLM)五种中的任意一种。其中经均匀化热处理后的铸锭需按照不同的增材制造技术加工成线材、块材或颗粒状材料。
进一步地，所述的工艺中，所述塑性变形包括挤压、普通轧制、叠轧、拉拔和锻造中的至少一种且可以是任意2～5种工艺的组合，包括单道次变形和多道次变形。挤压的温度为150～450℃，单道次挤压比为10～90，多道次总挤压比为40～200；普通轧制的温度为-190～400℃，单道次变形量为1～80％，多道次总变形量为10～99％；叠轧的温度为-100～400℃，单道次变形量为1～80％，总叠轧次数为1～20次，总道次变形量为20～99.9999％，总叠轧合金层数为21～20层；拉拔的温度为100～400℃，单道次加工率为5～40％，多道次总加工率为60～99％；锻造的温度为250～450℃，变形量为10～90％。
进一步地，所述工艺中的轧制温度-190℃至-100℃为深冷轧制，每道次轧制前需放入液氮中降温，降温时间在1～60min。
进一步地，根据所述工艺1～6加工完成后，所述镁合金的晶粒尺寸<20μm。室温拉伸屈服强度为200～500MPa，抗拉强度为250～550MPa，断后伸长率为10～40％，细胞毒性为0～2级，生物相容性良好。
本发明提供的Mg-Ga-Li系镁合金与现有技术文献提供的含有Ga和Li的镁合金的显著区别及由此带来的优势至少是下面的一项：
(1)本发明合金能够采用增材制造(3D打印)技术进行快速成型；
(2)本发明合金经塑性变形或成分调控后可进行快速时效强化热处理，并能在20h内达到时效硬度峰值，强化效率高；
(3)本发明合金经塑性变形或时效热处理后，屈服强度高于200MPa，延伸率高于10％；
(4)本发明合金中时效强化相是Mg-Ga-Li三元相，直径<200nm；而现有Mg-Ga合金中的时效强化相是Mg-Ga二元相；
(5)本发明合金不含对人体有毒副作用的元素，例如：Al、Ni、Cr、Te等，生物相容性好，可用于制造人体植入器件和医疗器件，例如，鼻腔支架，心血管支架、骨钉、骨板、骨针，骨组织工程支架和手术钳。
附图说明
图1为发明例合金2的XRD物相分析图谱。
具体实施方式
下面，通过实施例更加清楚地说明本发明的效果。此外，本发明并不局限于以下的实施例，可以在不变更要旨的范围内进行恰当变更而加以实施。
下面的合金成分均默认为质量百分比。
实施例1：Mg-Ga-Li三元镁合金的塑性变形强化
工艺路线如下：铸造→均匀化热处理→挤压→退火→成品材。
发明例合金1～10的成分在以下范围之内：Ga含量为3～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg，如表1-1所示。发明例合金以纯镁、纯镓和Mg-Li中间合金为原料，按表1-1的成分配比放入真空感应加热炉中，然后抽真空通入惰性气体，气压稳定后开始升温，在680～750℃保温精炼5～20min后浇铸，冷却得到铸锭。对铸坯进行均匀化热处理，工艺制度为250～500℃保温1～48h。然后进行挤压。挤压的温度为150～450℃，单道次挤压比为10～90，进行2～10道次挤压，总挤压比为40～200，获得挤压棒材。最后进行退火，工艺制度为150～400℃保温1min～20h，然后炉冷或空冷，最终获得高强高塑的成品材。
经挤压使所述合金晶粒细化，产生大量位错、亚晶界和孪晶界，提高了合金的强度和塑性，挤压退火后，所述镁合金的晶粒尺寸<20μm，沉淀强化相为Mg-Ga-Li三元相，如图1所示，Mg-Ga-Li系合金以基体α-Mg相与Li2MgGa相组成，具有高强高塑性。
按照国标GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分，室温试验方法》测得表1-1中发明例合金的室温屈服强度为200～400MPa，抗拉强度为250～450MPa，断后伸长率为10～40％。根据GB/T 16886.5-2017《医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验》测得表1-1中发明例合金的浸提液对成骨细胞(MC3T3-E1)、人脐静脉内皮细胞(HUVEC)、人骨肉瘤细胞(U-2OS)和成纤维细胞(L-929和NIH3T3)无细胞毒性作用，生物相容性良好。
表1-1
Figure BDA0002311568460000061
实施例2：Mg-Ga-Li四元镁合金增材制造成型材的快速时效强化
工艺路线如下：铸造→均匀化热处理→增材制造(3D打印)→快速时效→成品材。
发明例合金11～18的成分在以下范围之内：Ga含量为3～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg，在此基础上进一步添加1种微量合金化元素，如表2-1所示。表中合金成分按照国际惯例表示，以发明例11的合金成分说明，Ga的含量为3％，Li的含量为0.8％，Ce的含量为0.1％，余量为Mg。其中Mg、Sn和Ce元素以纯物质加入，Li以Mg-Li中间合金加入。表中所述发明例合金按照实施例1中工艺制度制成铸锭并均匀化热处理。之后采用增材制造进行快速成型，然后进行时效热处理，工艺制度为160～250℃保温0.5～15h，获得高强度的成品材。
合金采用增材制造进行快速成型，成型过程中快冷使合金元素保持溶质原子状态，省略了后续固溶淬火工艺流程，提高了生产效率，快冷还使晶粒得到显著细化，增加的界面密度为析出相提供了更多的形核位点。快速时效强化后，所述镁合金的晶粒尺寸<20μm，Mg-Ga-Li析出相的直径<200nm，时效强化效果显著。
按照实施例1中的方法，测得表2-1中的发明例合金的室温屈服强度为200～300MPa，抗拉强度为220～350MPa，断后伸长率为10～30％。对成骨细胞(MC3T3-E1)、人脐静脉内皮细胞(HUVEC)、人骨肉瘤细胞(U-2OS)和成纤维细胞(L-929和NIH3T3)无细胞毒性作用，生物相容性良好。
表2-1
发明例 合金成分(质量百分比，wt.％)
11 Mg-3Ga-0.8Li-0.1Ce
12 Mg-4Ga-1Li-0.4Ag
13 Mg-5Ga-1.5Li-3Gd
14 Mg-5.5Ga-1Li-2Mn
15 Mg-6Ga-1.2Li-1.5Zn
16 Mg-6.5Ga-1Li-0.8Sr
17 Mg-7Ga-2.5Li-0.1Si
18 Mg-8.5Ga-2Li-1Zr
实施例3：Mg-Ga-Li系四元镁合金锻造成型材的固溶快速时效强化
工艺路线如下：铸造→均匀化热处理→锻造→固溶→淬火→快速时效→成品材。
发明例合金19～30的成分在以下范围之内：Ga含量为3～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg，在此基础上进一步添加1种微量合金化元素，如表3-1所示。除了Li以Mg-Li中间合金加入，其余元素以纯物质的形式加入。表中所述发明例合金按照实施例1中工艺制度制成铸锭并均匀化热处理。然后进行锻造，锻造的温度为250～450℃，变形量为10～90％，获得锻造成型材。然后进行固溶淬火，固溶的工艺制度为在300～580℃保温时间10min～2h。最后进行快速时效强化，工艺制度为120～250℃保温0.5～20h，获得高强度的成品材。
合金经锻造后产生位错、亚晶界和孪晶界，为析出相提供更多的形核位点。快速时效后，所述镁合金的晶粒尺寸<20μm，Mg-Ga-Li析出相的直径<200nm，时效强化效果显著。
按照实施例1中的方法，测得表3-1中的发明例合金的室温屈服强度为250～450MPa，抗拉强度为300～500MPa，断后伸长率为10～40％。对成骨细胞(MC3T3-E1)、人脐静脉内皮细胞(HUVEC)、人骨肉瘤细胞(U-2OS)和成纤维细胞(L-929和NIH3T3)无细胞毒性作用，生物相容性良好。
表3-1
Figure BDA0002311568460000071
Figure BDA0002311568460000081
实施例4：时效热处理的Mg-Ga-Li系多元镁合金的塑性变形
工艺路线如下：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→时效→轧制→退火→成品材。
发明例合金31～38的成分在以下范围之内：Ga含量为3～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg，在此基础上进一步添加2种及以上微量合金化元素，如表4-1所示。除了Li以Mg-Li中间合金加入，其余元素以纯物质的形式加入。所述发明例合金按照实施例1制成铸锭并均匀化热处理随后进行固溶、淬火，固溶的工艺制度为在300～500℃保温时间10min～2h后在0～100℃水或矿物淬火油中淬火。紧接着进行时效，时效的工艺制度为160～300℃保温0.5～20h；然后进行轧制，轧制的温度为-190～400℃，单道次变形量为1～80％，进行2～10道次轧制，多道次总变形量为10～99％，获得轧板；最后进行退火，工艺制度为150～400℃保温1min～20h，然后炉冷或空冷，最终获得高强高塑的成品材。
时效使第二相细化，在轧制过程中扎钉晶界与位错，轧制过程中产生大量位错、亚晶界和孪晶界。轧制后合金的晶粒与第二相更加细小，细晶强化更加显著，所述镁合金的晶粒尺寸<10μm，Mg-Ga-Li析出相的直径<200nm，具有高强高塑性。
按照实施例1中的方法，测得表4-1中的发明例合金的室温屈服强度为300～500MPa，抗拉强度为350～550MPa，断后伸长率为10～40％。对成骨细胞(MC3T3-E1)、人脐静脉内皮细胞(HUVEC)、人骨肉瘤细胞(U-2OS)和成纤维细胞(L-929和NIH3T3)无细胞毒性作用，生物相容性良好。
表4-1
Figure BDA0002311568460000082
Figure BDA0002311568460000091
实施例5：Mg-Ga-Li多元镁合金拉拔线材的快速时效
工艺路线如下：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→挤压→短时预时效→拉拔→快速时效→成品材。
发明例合金39～48的成分在以下范围之内：Ga含量为3～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg，在此基础上进一步添加2种及以上微量合金化元素，如表5-1所示。除了Li以Mg-Li中间合金加入，其余元素以纯物质的形式加入。所述发明例合金按照实施例4制成铸锭并均匀化热处理随后进行固溶、淬火，接着进行挤压，挤压的温度为300～450℃，单道次挤压比为10～50，进行2～8道次挤压，总挤压比为40～100，获得挤压棒材。之后进行短时预时效，工艺制度为70～200℃保温10min～10h。接着进行拉拔，拉拔的温度为100～400℃，单道次加工率为5～40％，多道次总加工率为60～99％。最后进行快速时效强化，在180℃～300℃保温0.5～15h，获得高强高塑的成品材。
短时预时效之前进行挤压，使晶粒细化，短时预时效产生大量富含Mg、Ga和Li的溶质原子团簇和亚稳相，之后进行拉拔，产生大量纤维组织，为析出相提供更多的形核位点。快速时效后，所述镁合金的晶粒尺寸<20μm，Mg-Ga-Li析出相的直径<200nm，时效强化效果显著。
按照实施例1中的方法，测得表5-1中的发明例合金的室温屈服强度为250～500MPa，抗拉强度为300～550MPa，断后伸长率为10～40％。对成骨细胞(MC3T3-E1)、人脐静脉内皮细胞(HUVEC)、人骨肉瘤细胞(U-2OS)和成纤维细胞(L-929和NIH3T3)无细胞毒性作用，生物相容性良好。
表5-1
Figure BDA0002311568460000092
Figure BDA0002311568460000101
实施例6：Mg-Ga-Li多元镁合金叠轧后快速时效
工艺路线如下：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→叠轧→时效→普通轧制→成品材。
发明例合金49～56的成分在以下范围之内：Ga含量为3～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg，在此基础上进一步添加2种及以上微量合金化元素，如表6-1所示。除了Li以Mg-Li中间合金加入，其余元素以纯物质的形式加入。所述发明例合金按照实施例4制成铸锭并均匀化热处理随后进行固溶、淬火，接着进行叠轧，叠轧的温度为-100～400℃，单道次变形量为1～80％，总叠轧次数为1～20次，总道次变形量为20～99.9999％，总叠轧合金层数为21～20层，获得叠轧板。之后进行快速时效，工艺制度为150～300℃保温0.5～20h。最后进行轧制，轧制的温度为室温～400℃，单道次变形量为5～20％，进行2～8道次轧制，总变形量为20～60％，获得高强高塑的成品材。
时效前叠轧产生大量位错和孪晶，促进时效析出相的析出，之后进行叠轧进一步细化晶粒提高合金的强度和塑性，所述镁合金的晶粒尺寸<10μm，Mg-Ga-Li析出相的直径<200nm，时效强化效果显著。
按照实施例1中的方法，测得表6-1中的发明例合金的室温屈服强度为300～500MPa，抗拉强度为320～550MPa，断后伸长率为10～30％。对成骨细胞(MC3T3-E1)、人脐静脉内皮细胞(HUVEC)、人骨肉瘤细胞(U-2OS)和成纤维细胞(L-929和NIH3T3)无细胞毒性作用，生物相容性良好。
表6-1
发明例 合金成分(质量百分比，wt.％)
49 Mg-3Ga-0.5Li-0.1Si-1Mn-0.5Ag
50 Mg-4Ga-1.2Li-0.2Si-0.3Zr-0.15Ce
51 Mg-4Ga-1.5Li-0.1Ca-0.1Sr-0.6Sr
52 Mg-5Ga-2Li-0.08Sr-0.2Y-0.1Cu-0.5Na
53 Mg-5.5Ga-1.8Li-0.3Ca-0.8Ag-0.2Mn-0.2Sr
54 Mg-6Ga-1Li-0.5Si-0.8Mn-2Gd
55 Mg-7Ga-1.5Li-0.8Cu-0.5Zr-0.2Mn-0.5Ag
56 Mg-8.5Ga-3Li-0.2Ca-0.8Mn-0.3Zr-0.2Cu

Claims (8)

1.一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金，其特征在于性能要求经塑性加工变形或时效热处理后屈服强度高于200MPa，延伸率高于10％，时效强化能够在0.5～15h达到时效硬度峰值；组织特征是能够通过固溶处理得到Mg基单相固溶体，通过快速时效析出大量纳米尺度的Mg-Ga-Li三元析出相，产生显著时效强化效果；所述镁合金成分为：Ga含量为3.5～8.5％，Li含量为0.5～3％，其余为Mg。
2.如权利要求1所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金，其特征在于所述镁合金中还含有Zn、Ca、Sr、Si、Zr、Mn、稀土元素RE、Ag、Cu、Na元素中的至少一种，各元素含量为：Zn：0.2～3％，Ca：0.1～2.5％，Sr：0.01～0.8％，Si：0.1～0.5％，Zr：0.3～1％，Mn：0.1～2％，稀土元素RE：0.01～3％，Ag：0.1～2.5％，Cu：0.1～2.5％，Na：0.02～0.5％；所述稀土元素RE选自Ce、Nd、Eu、Gd、Dy、Sc、Y、Sm、Er。
3.如权利要求1或2所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述的合金可进行3D打印增材制造和快速时效热处理，其工艺为以下4种的任何一种：
工艺1：铸造→均匀化热处理→塑性变形→退火；
工艺2：铸造→均匀化热处理→3D打印增材制造→快速时效；
工艺3：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→快速时效→塑性变形→退火；
工艺4：铸造→均匀化热处理→固溶→淬火→塑性变形→快速时效→塑性变形。
4.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述的工艺中，铸造的熔炼温度在680～750℃进行，精炼5～20min；均匀化热处理在250～500℃进行，保温1～48h；固溶的温度为300～580℃，保温时间为10min～2h；淬火在0～100℃水或矿物淬火油中进行；快速时效的温度为120～300℃，保温时间为0.5～20h；短时预时效的温度为70～200℃，保温时间为10min～10h；退火的温度为150～400℃，保温时间为1min～20h，然后进行炉冷或空冷。
5.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述工艺中的3D打印增材制造为熔融沉积式(FDM)、电子束自由成形制造EBF、直接金属激光烧结DMLS、电子束熔化成型EBM和选择性激光熔化成型SLM五种中的任意一种；其中经均匀化热处理后的铸锭需按照不同的增材制造技术加工成线材、块材或颗粒状材料。
6.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于所述的工艺中，所述塑性变形包括挤压、普通轧制、叠轧、拉拔和锻造中的至少一种，包括单道次变形和多道次变形；挤压的温度为150～450℃，单道次挤压比为10～90，多道次总挤压比为40～200；普通轧制的温度为-190～400℃，单道次变形量为1～80％，多道次总变形量为10～99％；叠轧的温度为-100～400℃，单道次变形量为1～80％，总叠轧次数为1～20次，总道次变形量为20～99.9999％；拉拔的温度为100～400℃，单道次加工率为5～40％，多道次总加工率为60～99％；锻造的温度为250～450℃，变形量为10～90％。
7.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于经塑性变形或快速时效后，合金的晶粒尺寸<20μm，Mg-Ga-Li三元相的尺寸<200nm。
8.如权利要求3所述的一种可快速时效强化的高强高塑Mg-Ga-Li系镁合金的制备方法，其特征在于经塑性变形或快速时效后，室温拉伸屈服强度为200～500MPa，抗拉强度为250～550MPa，断后伸长率为10～40％，细胞毒性为0～2级，生物相容性良好。
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