CN112442620B - 一种300MPa级镁锂合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种300MPa级镁锂合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种300MPa级镁锂合金材料及其制备方法，按质量百分比计包含：Li：8～13wt.％，Al：2～6wt.％，Sn：1～3wt.％，稀土元素(RE)：0.5～3wt.％，Ca：0～1wt.％，Sr：0～1wt.％，Mn：0～1wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，杂质总量在镁锂合金材料中的占比小于0.1wt.％。制备方法包括：按照镁锂合金中各组分的质量百分比将原料混合后进行熔炼铸造，得到镁锂合金铸态合金铸锭，将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形。本发明通过选择特定的合金化元素，利用元素之间的协同作用，在降低合金密度的同时获得高强韧镁锂合金，制备方法操作简单，成本低，便于推广使用。

Description

一种300MPa级镁锂合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于有色金属材料技术领域，特别涉及一种300MPa级镁锂合金材料及其制备方法。
背景技术
镁锂合金密度一般为0.9～1.6g/cm3，是钢铁的1/5，铝合金的1/2，比普通镁合金还要轻1/4～1/3，因此被称为超轻合金。同时，其具有高比强度、高比刚度，抗压强度、塑性和较低的冲击韧度、低缺口敏感性、阻尼性能及良好的电磁屏蔽性能等特点，已经成为航天领域新一代的轻质结构材料之一，具有广阔的应用前景。然而，绝对强度低、力学性能稳定性差、强度和密度难匹配等因素严重限制了镁锂合金在航天领域的应用。因此，针对新型卫星等航天器轻量化发展需求，需要开发出一种300MPa级的新型超轻高强镁锂合金材料代替传统铝合金，满足承载要求，实现整体结构减重。
合金化是提升镁锂合金材料力学性能的重要方法之一。Al和Zn是镁锂合金中主要的合金化元素，并已经形成了Mg-Li-Al、Mg-Li-Zn或Mg-Li-Al-Zn等合金体系，这些元素在镁锂合金中的固溶度有限而对合金强度的提高有限，同时易产生过时效现象而导致合金力学性能稳定性较差。现阶段开发的LA141、LA103、LAZ931等合金牌号强度普遍低于300MPa。
查询相关文献可知，抗拉强度达到300MPa的镁锂合金的Li含量较低，合金密度偏高，同时延伸率也有所降低。随着Li含量的增大，合金的强度和密度降低，需要同时提高其他合金元素的含量，给合金材料制备带来困难。而且，这些镁锂合金的铸态强度非常低，往往需要通过多次挤压、轧制等变形加工工艺才能使得合金强韧性满足要求，制备工艺较复杂成本较高，且材料规格较小，仅以薄板为主。
因此，有必要开发出一种300MPa级的镁锂合金及其制备方法，在降低合金密度的同时，获得高强韧镁锂合金，且制备方法操作简单，成本低。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种300MPa级镁锂合金材料及其制备方法，通过提高镁锂合金中Li的含量，可显著降低合金材料的密度，同时提高合金塑性；通过向镁锂合金中添加Al、Sn、稀土元素(RE)，通过控制其含量和配比，在保持材料低密度的条件下，可实现细晶强化、固溶强化和析出强化的共同作用，提高合金强韧性的同时有效抑制过时效软化现象的产生；通过向镁锂合金中引入微量合金元素Ca、Sr和Mn，可进一步细化合金晶粒组织，有效改善合金的强韧性，且提高合金的热稳定性。另外，Ca在熔炼过程中起到阻燃的作用。本发明在优化合金元素成分的基础上，提供了一种镁锂合金材料的制备方法，可明显改善合金材料冶金质量，有效抑制制备过程中镁锂合金的过时效软化现象，使得合金晶粒组织细化、强化相均匀分布，进一步提高其强韧性，实现镁锂合金低密度与高强韧性能相匹配，最终制备出300MPa级镁锂合金材料。
本发明提供的技术方案如下：
第一方面，一种300MPa级镁锂合金材料，包括：按质量百分比计包含：Li：8～13wt.％，Al：2～6wt.％，Sn：1～3wt.％，稀土元素(RE)：0.5～3wt.％，Ca：0～1wt.％，Sr：0～1wt.％，Mn：0～1wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，杂质总量在镁锂合金材料中的占比小于0.1wt.％。
第二方面，一种300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按照镁锂合金中各组分的质量百分比将原料混合后进行熔炼铸造，得到镁锂合金铸态合金铸锭；
步骤2，将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；
步骤3，将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形。
根据本发明提供的一种300MPa级镁锂合金材料及其制备方法，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种300MPa级镁锂合金材料，涉及的合金成分中Li含量较高，同时引入Al、Sn、RE元素并控制其含量和质量配比，不仅可以产生固溶强化效果，同时还可以形成MgLi2Sn、Al2RE、Al3RE等高温稳定强化相，减少AlLi相的形成，提高合金强韧性并改善其热稳定性；Sn、RE元素的添加可以有效细化合金组织，可进一步改善合金的强韧性；
(2)本发明提供的一种300MPa级镁锂合金材料，引入微量Ca、Sr、Mn合金元素，有效细化合金晶粒组织，并改善合金的热稳定性；
(3)本发明提供的一种300MPa级镁锂合金材料的制备方法，通过熔炼铸造、固溶处理、低温挤压变形工段以及各工段中工艺参数的设置，可以明显改善合金材料冶金质量，有效抑制制备过程中镁锂合金的过时效软化现象，使得合金晶粒组织细化、强化相均匀分布，进一步提高其强韧性，实现镁锂合金低密度与高强韧性能相匹配，最终制备出300MPa级镁锂合金材料，满足航空航天等领域对于新型轻质结构材料的需求；
(4)本发明提供的一种300MPa级镁锂合金材料的制备方法，制备得到的新型轻质结构材料可以为棒材，较目前的板材镁锂合金，具有更为广泛的用途；
(5)本发明提供的一种300MPa级镁锂合金材料的制备方法，该制备方法操作简单，成本低，便于推广使用。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
根据本发明的第一方面，提供了一种300MPa级镁锂合金材料，按质量百分比计包含：锂(Li)：8～13wt.％，铝(Al)：2～6wt.％，锡(Sn)：1～3wt.％，稀土元素(RE)：0.5～3wt.％，钙(Ca)：0～1wt.％，锶(Sr)：0～1wt.％，锰(Mn)：0～1wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述杂质包括硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)和镍(Ni)的其中一种或多种，杂质总量小于0.1wt.％。
优选地，300MPa级镁锂合金材料，按质量百分比计包含：Li：8.5～11.5wt.％，Al：2.5～5wt.％，Sn：1.5～3wt.％，稀土元素(RE)：0.5～2wt.％，Ca：0～0.5wt.％，Sr：0～0.5wt.％，Mn：0～0.5wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述杂质包括Si、Fe、Cu和Ni的其中一种或多种，杂质总量小于0.02wt.％。
优选地，所述RE为单一稀土元素钇(Y)或者富Y混合稀土(RY)中的一种；其中，富Y混合稀土为Y占稀土总量85wt.％以上的混合稀土。选择Y元素的原因主要是Y的添加可细化和球化α相，同时与Al形成高温稳定强化相起到第二相强化的作用，提高合金的热稳定性。另外，Y的加入利于合金塑性的提高，可以使合金获得良好的综合力学性能。选择富Y混合稀土可以看作是元素Y加入合金的一种方式，因为混合稀土的成本相对纯稀土元素低，在合金化产生强化效果相同的条件下，用混合稀土制备合金更具有应用价值。
优选地，所述Al和Sn的质量比为1～4:1；所述Sn和RE的质量比为1～2.5:1。经过研究发现，RE与Al的电负性差较大，合金化过程中会优先形成化合物Al2RE、Al3RE，会消耗一部分Al元素，因此，需要控制RE的添加范围，在使得Al产生固溶强化效果的同时，减少过多Al元素形成的软化相AlLi，提高了合金的强度和热稳定性能。另外，RE含量过高，首先会导致合金密度的大幅增大，其次，合金中Al2RE、Al3RE等化合物体积分数大幅增大，甚至导致大尺寸块状Mg-RE相的形成，降低了α-Mg在合金中的含量，对合金强度提升不利。
优选地，所述镁锂合金材料中各组成分别以Mg单质、Li单质、Al单质、Sn单质、Ca单质、Mg-RE中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金的形式引入，加入量根据各个元素所占所述镁锂合金的质量百分比含量确定。
本发明中提及的镁锂合金中Li的含量为8～13wt.％，可以保证合金材料密度较低，有利于改善合金的塑性，同时避免了Li含量过高对合金强度、热稳定性和耐蚀性的不利影响。本发明向镁锂合金中添加Al元素，Al在Mg中的固溶度较大，固溶强化作用明显。然而，Al含量过低无法达到预期强化效果，含量过高会大幅降低合金塑性，同时会形成AlLi软化相，导致过时效的产生。另外，Al元素密度较低，对合金的密度影响较小。本发明向镁锂合金中添加Al元素的同时加入了Sn、RE元素，通过控制其含量和质量配比，在保证合金密度较低的条件下，不仅可以产生固溶强化效果，同时还可以形成MgLi2Sn、Al2RE、Al3RE等高温稳定强化相，减少了软质AlLi相的形成，还抑制了亚稳相MgLi2Al转变为AlLi相而产生的过时效软化现象，提高合金强度和其力学性能的热稳性。同时，Sn、RE元素的添加可以有效细化合金组织，可进一步改善合金的强韧性，实现了细晶强化、固溶强化和析出强化的共同作用，在提高合金综合性能的同时有效抑制过时效软化现象的产生。
本发明向镁锂合金中引入微量合金元素Ca、Sr和Mn。其中，Ca和Sr在熔炼过程中作为细化剂，可进一步细化铸态合金晶粒组织，有效改善合金的强韧性。另外，Ca在熔炼过程中起到阻燃的作用。引入Mn元素不仅可以改善镁锂合金塑性，同时可提高镁锂合金的抗过时效软化能力，改善合金的热稳定性。如果引入的合金元素Ca、Sr和Mn含量过低无法达到预期强化效果，含量过高会与Al元素形成大量大尺寸金属间化合物，降低Al含量，不利于合金的整体性能。根据本发明的第二方面，提供了一种300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按照镁锂合金中各组分的质量百分比将原料混合后进行熔炼铸造，得到镁锂合金铸态合金铸锭；
步骤2，将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；
步骤3，将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形。
优选地，所述按照镁锂合金中各组分的质量百分比将原料混合后进行熔炼铸造，得到镁锂合金铸态合金铸锭的步骤，具体包括如下操作：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将原料进行混合，在惰性气氛下进行真空熔炼，熔炼温度为660℃～735℃，保温30～45min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸态合金铸锭。
其中，镁锂合金中各组分的质量百分比与第一方面中相应部分一致，在此不再赘述。
优选地，所述将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭的步骤中，固溶处理的固溶温度为250～400℃，固溶时间为1～4h，固溶处理完成后进行空冷或者水淬处理。
优选地，所述将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形的步骤中，低温挤压变形的挤压温度为25℃～300℃，优选150～300℃，挤压速率为：0.5～1.5m/min，挤压比为16～40。
本发明涉及的制备方法在优化合金元素成分的基础上，真空熔炼铸造可降低熔炼过程中Li元素的烧损，提高铸锭的纯净度，改善合金材料的冶金质量。通过固溶处理，可使铸态合金组织中的化学成分和组织更加均匀，有效抑制制备过程中镁锂合金的过时效软化现象的产生。低温挤压变形工艺配合特定的技术参数，可显著细化合金晶粒组织，使强化相均匀分布于基体中，同时起到强烈的加工硬化作用可显著提高合金的力学性能。
本发明涉及的300MPa级镁锂合金材料的密度不高于1.60g/cm3(优选为1.5～1.6g/cm3)；室温下的屈服强度不低于210MPa(优选为210～250MPa)；抗拉强度不低于300MPa(优选为300MPa～320MPa)；延伸率不低于10％(优选为10％～20％)。
实施例
实施例1
一种300MPa级镁锂合金材料，其各组分质量百分比为：Li：8.5wt.％，Al：2.5wt.％，Sn：1wt.％，稀土元素(RE)：1wt.％，Ca：0.5wt.％，Sr：0.2wt.％，Mn：0.3wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述稀土元素(RE)为Y；所述杂质包括Si、Fe、Cu和Ni的其中一种或多种，杂质总量小于0.02wt.％。
上述300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)镁锂合金熔炼铸造：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将纯Mg、纯Li、纯Al、纯Sn、纯Ca、Mg-Y中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金进行混合，放入真空感应炉中坩埚内，抽真空至0.03MPa，然后通入氩气。在氩气的保护下进行真空熔炼，熔炼温度为680℃，保温45min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸态合金铸锭。
(2)将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；其中，固溶温度为350℃，固溶时间为1h，固溶处理完成后进行空冷处理。
(3)将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形；其中，挤压温度为280℃，挤压速率为：1m/min，挤压比为25。
该镁锂合金的密度和室温力学性能为：密度为1.58g/cm3，屈服强度为222MPa，抗拉强度为305MPa，延伸率为12.6％。
实施例2
一种300MPa级镁锂合金材料，其各组分质量百分比为：Li：12.5wt.％，Al：4wt.％，Sn：3wt.％，稀土元素(RE)：2.3wt.％，Ca：0.3wt.％，Sr：0.2wt.％，Mn：0.5wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述稀土元素(RE)为富Y混合稀土；所述杂质包括Si、Fe、Cu和Ni的其中一种或多种，杂质总量小于0.02wt.％
上述300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)镁锂合金熔炼铸造：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将纯Mg、纯Li、纯Al、纯Sn、纯Ca、Mg-RY中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金进行混合，放入真空感应炉中坩埚内，抽真空至0.03MPa，然后通入氩气。在氩气的保护下进行真空熔炼，熔炼温度为700℃，保温40min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸态合金铸锭。
(2)将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；其中，固溶温度为280℃，固溶时间为4h，固溶处理完成后进行水淬处理。
(3)将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形；其中，挤压温度为200℃，挤压速率为：1.5m/min，挤压比为16。
该镁锂合金的密度和室温力学性能为：密度为1.52g/cm3，屈服强度为213MPa，抗拉强度为300MPa，延伸率为11.5％。
实施例3
一种300MPa级镁锂合金材料，其各组分质量百分比为：Li：9.4wt.％，Al：3wt.％，Sn：1.8wt.％，稀土元素(RE)：0.8wt.％，Ca：0.3wt.％，Sr：0.1wt.％，Mn：0.5wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述稀土元素(RE)为富Y混合稀土；所述杂质包括Si、Fe、Cu和Ni的其中一种或多种，杂质总量小于0.02wt.％。
上述300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)镁锂合金熔炼铸造：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将纯Mg、纯Li、纯Al、纯Sn、纯Ca、Mg-RY中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金进行混合，放入真空感应炉中坩埚内，抽真空至0.03MPa，然后通入氩气。在氩气的保护下进行真空熔炼，熔炼温度为735℃，保温35min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸态合金铸锭。
(2)将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；其中，固溶温度为320℃，固溶时间为2h，固溶处理完成后进行水淬处理。
(3)将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形；其中，挤压温度为300℃，挤压速率为：0.5m/min，挤压比为40。
该镁锂合金的密度和室温力学性能为：密度为1.54g/cm3，屈服强度为218MPa，抗拉强度为307MPa，延伸率为13％。
实施例4
一种300MPa级镁锂合金材料，其各组分质量百分比为：Li：11.5wt.％，Al：3.5wt.％，Sn：2.5wt.％，稀土元素(RE)：2wt.％，Ca：0.3wt.％，Sr：0.2wt.％，Mn：0.4wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述稀土元素(RE)为富Y混合稀土；所述杂质包括Si、Fe、Cu和Ni的其中一种或多种，杂质总量小于0.02wt.％。
上述300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)镁锂合金熔炼铸造：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将纯Mg、纯Li、纯Al、纯Sn、纯Ca、Mg-RY中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金进行混合，放入真空感应炉中坩埚内，抽真空至0.03MPa，然后通入氩气。在氩气的保护下进行真空熔炼，熔炼温度为720℃，保温40min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸态合金铸锭。
(2)将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；其中，固溶温度为300℃，固溶时间为4h，固溶处理完成后进行水淬处理。
(3)将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形；其中，挤压温度为150℃，挤压速率为：0.7m/min，挤压比为25。
该镁锂合金的密度和室温力学性能为：密度为1.53g/cm3，屈服强度为213MPa，抗拉强度为302MPa，延伸率为13.2％。
实施例5
一种300MPa级镁锂合金材料，其各组分质量百分比为：Li：10.2wt.％，Al：3.5wt.％，Sn：2.8wt.％，稀土元素(RE)：1.5wt.％，Ca：0.3wt.％，Sr：0.2wt.％，Mn：0.2wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述稀土元素(RE)为Y；所述杂质包括Si、Fe、Cu和Ni的其中一种或多种，杂质总量小于0.02wt.％。
上述300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)镁锂合金熔炼铸造：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将纯Mg、纯Li、纯Al、纯Sn、纯Ca、Mg-Y中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金进行混合，放入真空感应炉中坩埚内，抽真空至0.03MPa，然后通入氩气。在氩气的保护下进行真空熔炼，熔炼温度为690℃，保温30min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸锭。
(2)将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；其中，固溶温度为300℃，固溶时间为2h，固溶处理完成后进行空冷处理。
(3)将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形；其中，挤压温度为280℃，挤压速率为：1.2m/min，挤压比为30。
该镁锂合金的密度和室温力学性能为：密度为1.56g/cm3，屈服强度为228MPa，抗拉强度为303MPa，延伸率为12.4％。
实施例6～8和对比例1～2
一种300MPa级镁锂合金材料，其各组分质量百分比为：Li：8.9wt.％，Sn：1.5wt.％，稀土元素(RE)：1.2wt.％，Ca：0.3wt.％，Sr：0.2wt.％，Mn：0.2wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，所述稀土元素(RE)为Y；所述杂质包括Si、Fe、Cu和Ni的其中一种或多种，杂质总量小于0.02wt.％。同时，镁锂合金材料中还包括Al，Al与Sn用量比分别为0.5:1，1:1，2:1，4:1，5:1，分别对应对比例1、实施例6～8和对比例2。
上述300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)镁锂合金熔炼铸造：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将纯Mg、纯Li、纯Al、纯Sn、纯Ca、Mg-Y中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金进行混合，放入真空感应炉中坩埚内，抽真空至0.03MPa，然后通入氩气。在氩气的保护下进行真空熔炼，熔炼温度为700℃，保温40min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸态合金铸锭。
(2)将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；其中，固溶温度为310℃，固溶时间为1.5h，固溶处理完成后进行空冷处理。
(3)将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形；其中，挤压温度为280℃，挤压速率为：0.8m/min，挤压比为25。
上述实施例6～8和对比例1～2的镁锂合金的密度和室温力学性能见下表1：
表1
Figure BDA0002750254590000111
实施例9～10和对比例3～4
其各组分质量百分比为：Li：10wt.％，Al：3.3wt.％，Sn：2.5wt.％，Ca：0.2wt.％，Sr：0.2wt.％，Mn：0.3wt.％，余量为镁和不可避免的杂质；所述杂质包括Si、Fe、Cu和Ni的其中一种或多种，杂质总量小于0.02wt.％。同时，镁锂合金材料中还包括稀土元素(RE)，所述稀土元素(RE)为富Y混合稀土，Sn与稀土元素(RE)的用量比分别为0.5:1，1:1，2:1，3:1，分别对应对比例3、实施例9～10和对比例4。
上述300MPa级镁锂合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)镁锂合金熔炼铸造：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将纯Mg、纯Li、纯Al、纯Sn、纯Ca、Mg-RY中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金进行混合，放入真空感应炉中坩埚内，抽真空至0.03MPa，然后通入氩气。在氩气的保护下进行真空熔炼，熔炼温度为710℃，保温35min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸态合金铸锭。
(2)将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；其中，固溶温度为300℃，固溶时间为2h，固溶处理完成后进行空冷处理。
(3)将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形；其中，挤压温度为240℃，挤压速率为：1m/min，挤压比为16。
上述实施例9～10和对比例3～4的镁锂合金的密度和室温力学性能见下表2：
表2
Figure BDA0002750254590000121
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种300MPa级镁锂合金材料，其特征在于，按质量百分比计包含：Li：8～13wt.％，Al：2～6wt.％，Sn：1～3wt.％，稀土元素RE：0.5～3wt.％，Ca：0～1wt.％，Sr：0～1wt.％，Mn：0～1wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，杂质总量在镁锂合金材料中的占比小于0.1wt.％；所述Al和Sn的质量比为1～4:1；所述Sn和RE的质量比为1～2.5:1。
2.根据权利要求1所述的300MPa级镁锂合金材料，其特征在于，按质量百分比计包含：Li：8.5～11.5wt.％，Al：2.5～5wt.％，Sn：1.5～3wt.％，稀土元素：0.5～2wt.％，Ca：0～0.5wt.％，Sr：0～0.5wt.％，Mn：0～0.5wt.％，余量为镁和不可避免的杂质，杂质总量在镁锂合金材料中的占比小于0.02wt.％。
3.根据权利要求1所述的300MPa级镁锂合金材料，其特征在于，所述稀土元素为单一稀土元素Y或者富Y混合稀土中的任意一种；其中，富Y混合稀土为Y占稀土总量85wt.％以上的混合稀土。
4.根据权利要求1所述的300MPa级镁锂合金材料，其特征在于，所述镁锂合金材料中各组成分别以Mg单质、Li单质、Al单质、Sn单质、Ca单质、Mg-RE中间合金、Mg-Sr中间合金和Mg-Mn中间合金的形式引入。
5.根据权利要求1所述的300MPa级镁锂合金材料，其特征在于，所述镁锂合金材料的密度不高于1.60g/cm3；室温下的屈服强度不低于210MPa；抗拉强度不低于300MPa；延伸率不低于10％。
6.一种300MPa级镁锂合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按照镁锂合金中各组分的质量百分比将原料混合后进行熔炼铸造，得到镁锂合金铸态合金铸锭；
步骤2，将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭；
步骤3，将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述按照镁锂合金中各组分的质量百分比将原料混合后进行熔炼铸造，得到镁锂合金铸态合金铸锭的步骤，具体包括如下操作：
按照镁锂合金中各组分的质量百分比将原料进行混合，在惰性气氛下进行真空熔炼，熔炼温度为660℃～735℃，保温30～45min，最后将金属液浇注到金属模具中冷却，得到镁锂合金铸态合金铸锭。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述将铸态合金铸锭进行固溶处理，得到镁锂合金固溶态合金铸锭的步骤中：固溶处理的固溶温度为250～400℃，固溶时间为1～4h。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形的步骤中：低温挤压变形的挤压温度为25℃～300℃，挤压速率为：0.5～1.5m/min，挤压比为16～40。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述将固溶态合金铸锭进行低温挤压变形的步骤中：低温挤压变形的挤压温度为150℃～300℃。
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