CN112877575B - 一种Mg-Al系镁合金及其管材的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Mg‑Al系镁合金及其管材的制备方法和应用，属于合金材料技术领域。该镁合金按重量百分含量计，包括：Al 7.0‑8.6％、RE 0.8‑2.0％、Mn 0.2‑0.8％，余量为Mg，该镁合金的延伸率为15‑22％。Mg‑Al系镁合金管材的制备方法包括：将Al源、RE源、Mn源和Mg源混合后熔炼成液态混合金属；将液态混合金属半连续铸造成棒材；将棒材在360‑400℃下均匀化热处理6‑10h；将热处理后的棒材挤压成型，得到Mg‑Al系镁合金管材。本发明的Mg‑Al系镁合金具备高的延伸率，成型为管材后延伸率可以达到15‑22％，可以承受较大的塑性变形；同时，该Mg‑Al系镁合金具有优异的焊接性能，焊接损失率低于6％，大大减小了镁合金型材在焊接后强度的损失，保证了镁合金型材在焊接后的强度。该镁合金可用于车辆设备和医疗器械领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种Mg-Al系镁合金、该镁合金管材的制备方法以及该Mg-Al系镁合金的应用，属于合金材料技术领域。
背景技术
镁合金是迄今为止最轻的金属结构材料，其密度仅相当于铝的2/3，钢的1/4，而且其拥有很高的比强度与比刚度。此外，镁合金还具有良好的阻尼性、切削加工性和导热性以及易回收、再生等诸多优异的性能，使其应用领域日益扩大。
镁合金主要包括Mg-Al系和Mg-Zn-Zr系镁合金，而Mg-Al系镁合金因为其更低的制备成本与更简单的制备方法，得到了广泛了应用。但传统Mg-Al系列合金的延伸率较差，在受到外力冲击变形或循环加载时容易发生断裂；而且镁合金在应用时一般通过焊接相互连接，传统Mg-Al系列合金经焊接后焊接损失率较大，不仅造成了资源大量浪费，也影响了焊接的牢固性和外观美感。
发明内容
发明目的：针对现有Mg-Al系镁合金存在的问题，本发明提供一种具备高延伸率和低焊接损失率的Mg-Al系镁合金，并提供一种该Mg-Al系镁合金管材的制备方法；另外，还提供了一种该Mg-Al系镁合金用于车辆设备和医疗器械领域的应用。
技术方案：本发明所述的一种Mg-Al系镁合金，按重量百分含量计，包括如下组分：Al 7.0-8.6％、RE 0.8-2.0％、Mn 0.2-0.8％，余量为Mg，该镁合金的延伸率为15-22％。
可选的，该Mg-Al系镁合金的延伸率为17～21.6％。
可选的，该Mg-Al系镁合金的焊接损失率小于6％。
可选的，该Mg-Al系镁合金的屈服强度为182～235MPa，抗拉强度为306～342MPa。
作为优选的，该Mg-Al系镁合金中Al的重量百分含量为7.0-8.2％，RE的重量百分含量为1.1-2.0％，Mn的重量百分含量为0.4-0.8％。上述参数范围的镁合金能获得更低的焊接损失率(低于5.5％)、更高的延伸率及更高的强度。
进一步优选的，该Mg-Al系镁合金中Al的重量百分含量为7.8-8.2％，RE中重量百分含量为1.3-1.9％，Mn的重量百分含量为0.5-0.8％；且RE中Y的重量百分含量为0.8-1.6％，Ce的质量百分含量为0-0.8％。此时，所得镁合金的延伸率为17.4-21.6％，焊接损失率小于5％，且屈服强度达220～235MPa，抗拉强度达320～342MPa。
更进一步优选的，该Mg-Al系镁合金中Al的重量百分含量为7.8-8.2％，RE中重量百分含量为1.5-1.9％，Mn的重量百分含量为0.5-0.8％；且RE中Y的重量百分含量为0.8％，Ce的质量百分含量为0.5-0.8％。此时，所得镁合金的焊接损失率小于等于4.3％。
可选的，上述镁合金中，RE包括La、Ce、Nd、Y、Gd、Ho、Dy和Er中的至少一种。RE以Y和Ce为主，其他稀土元素微量。
本发明所述的一种Mg-Al系镁合金管材的制备方法，包括如下步骤：
按照元素重百分含量为Al 7.0-8.6％、RE 0.8-2.0％、Mn 0.2-0.8％、Mg余量，将Al源、RE源、Mn源和Mg源混合熔炼成液态混合金属；
将液态混合金属半连续铸造成棒材；
将棒材在360-400℃下均匀化热处理6-10h；
将热处理后的棒材挤压成型，得到镁合金管材。
本发明所述的Mg-Al系镁合金的应用，是将该Mg-Al系镁合金用于车辆设备和医疗器械领域。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：本发明的Mg-Al系镁合金具备高的延伸率，其成型的管材延伸率可以达到15-22％，使得所述镁合金可以承受较大的塑性变形；同时，该Mg-Al系镁合金的焊接损失率很低，低于6％，大大减小了镁合金型材在焊接后强度的损失，保证了镁合金型材在焊接后的强度；另外，本发明的Mg-Al系镁合金还具备较高的强度，屈服强度达182～232MPa，抗拉强度达306～340MPa。
附图说明
图1为本发明的Mg-Al系镁合金的一种制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明的一种Mg-Al系镁合金，按重量百分含量计，包括如下组分：Al 7.0-8.6％、RE 0.8-2.0％、Mn 0.2-0.8％，余量为Mg。
具体地，本发明的镁合金是在一定配比的Mg-Al系列合金中添加RE(稀土元素)和Mn，从而提升镁合金的塑性、强度和减小合金的焊接损失率。
Mn的添加可以去除半连续铸造时引入的杂质元素Fe元素，对焊接性能和力学性能有益，从而减小焊接损失率；同时Mn在镁中不形成化合物，可作为异质形核质点，细化晶粒，在挤压为管材时，促进动态再结晶，细化晶粒且弱化织构，提升强度和塑性。
RE的添加可以细化镁合金的晶粒尺寸，改善镁合金β强化相的形貌，提升镁合金的强度和塑性。镁合金的强度可以通过屈服强度和拉伸强度体现，本发明提供的Mg-Al系镁合金在成型为管材后，管材的屈服强度范围为182-235MPa，优选地，该管材的屈服强度范围为220-235MPa；同时，该Mg-Al系镁合金管材的抗拉强度范围为306-342MPa，优选为320-340MPa。延伸率与镁合金的塑性直接相关，本发明提供的Mg-Al系镁合金成型为管材后，管材延伸率可以达到15-22％，优选地，该Mg-Al系镁合金管材的延伸率为17～21.6％；高的延伸率使得镁合金可以承受较大的塑性变形，提高所述镁合金的适用范围。
焊接强度损失率为镁合金型材在焊接后，焊接试样相比于原始型材试样的强度损失率。本发明的提供的Mg-Al系镁合金的焊接强度损失率小于6％，优选地，焊接强度损失率小于5％，更优选的，焊接强度损失率小于4.3％。本发明实施例提供的镁合金由于RE元素的加入，在高温焊接时形成Al-RE高温稳定相，该高温稳定相钉扎在晶界，阻碍了焊接过程中镁合金晶粒的长大；而且RE元素可以大幅度细化镁合金中β强化相的尺寸，同时避免高温焊接过程中β强化相的长大，从而减小了镁合金型材在焊接后强度的损失，保证了镁合金型材在焊接后的强度。
可选地，本发明的Mg-Al系镁合金中Al的重量百分比范围为7.0-8.6％，优选地，该Mg-Al系镁合金中Al的重量百分比范围为7.0-8.2％；更优选的，Al的重量百分比范围为7.8-8.2％。
具体地，该Mg-Al系镁合金中Al的重量百分比控制在一定范围时，Al元素和Mg元素组合具有第二相强化作用，在镁合金成型过程中，可以获得最佳状态(适中的体积分数、形态及尺寸)的β强化相，从而提高镁合金的强度。同时镁基体中固溶部分的Al元素，可以起到固溶强化以及改善塑性的作用。当该Mg-Al系镁合金中Al的重量百分比过高时，比如所述镁合金中Al的重量百分比大于8.6％时，由于粗大的共晶β相析出，一方面在焊接后，弱化了析出相与基体的界面结合能力，在基体及β相的界面易于形成显微孔洞，增加焊接损失率，另一方面粗大的β相在服役过程中会造成应力集中，塑性失稳提前发生，，同时延伸率降低。而所述镁合金中Al的重量百分比过低时，比如小于7％时，由于晶内的Al元素减少，不利于提升塑性，同时析出相数量较少且晶粒细化程度降低，难以起到第二相强化的作用，不利于镁合金强度的提高；另外，含有较少析出相的合金经焊接后，晶粒长大更为明显，因此会造成焊接损失率的增加。
可选地，本发明的Mg-Al系镁合金中RE的重量百分比范围为0.8-2.0％，优选地，该Mg-Al系镁合金中RE的重量百分比范围为1.1-2.0％，更优选的，RE的重量百分比范围为1.3-1.9％。具体地，该Mg-Al系镁合金中添加RE后，RE元素具有独特的电子排布结构和化学特征，在镁合金中加入适量的稀土元素可增强原子间结合力、减少镁原子扩散速度、提高镁合金的再结晶温度，减缓再结晶长大速度，能显著提高其成形性与耐蚀性；而且RE一般分布于晶界，可以细化镁合金的晶粒尺寸，提升镁合金各晶粒之间的协调能力，RE在镁合金成型过程中还可以形成热稳定的β强化相，提升镁合金的强度和塑性。
RE可以包括La、Ce、Nd、Y、Gd、Ho、Dy和Er中的至少一种。具体地，本发明的Mg-Al系镁合金中RE元素以Y和Ce为主，Y的重量百分比范围为0.8-1.6％，Ce的重量百分比范围为0-0.8％。
如图1，本发明提供了一种Mg-Al系镁合金的制备方法，包括如下步骤：
S101，按照元素重量百分含量为Al 7.0-8.6％、RE 0.8-2.0％、Mn 0.2-0.8％、Mg余量，将Al源、RE源、Mn源和Mg源混合后熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属铸造成铸锭；
S103，将铸锭在第一温度下均匀化热处理；
S104，将热处理后的铸锭挤压成型，得到本发明的Mg-Al系镁合金。
具体地，S102中铸造工艺可以通过半连续铸造工艺来实现，采用半连续工艺，因快速水冷，获得的晶粒尺寸较小，细小晶粒可同时提升合金强度和延伸率。S103中，第一温度范围为360-400℃，热处理时间为6-10h，采用挤压前的热处理工艺可以增加基体内Al元素的含量，增加滑移系，提升合金延伸率。
当制备Mg-Al系镁合金管材时，步骤S102中，铸锭为棒材，即将液态混合金属铸造成棒材；步骤S104中，将热处理后的棒材反挤压成型，即可得到Mg-Al系镁合金管材。反挤压成型的工艺参数包括挤压温度、挤压比和挤压速度，其中，挤压温度范围为280～330℃，挤压比为49:1，挤压速度的范围为8-15mm/s。
以下以制备Mg-Al系镁合金管材为例，通过具体实施例和对比例对本发明提供的镁合金进行详细说明。通过本发明实施例提供的制备方法获得的镁合金管材的延伸率较大，可以承受较大的塑性变形，且该镁合金管材具有较低的焊接损失率，这些性能提高了镁合金的适用范围；同时，该镁合金具有较高的屈服强度和拉伸强度。
实施例1
Mg-Al系镁合金包括：Al 7g，Y 0.8g，Mn 0.5g，Mg 91.7g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例2
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.4g，Y 0.8g，Mn 0.5g，Mg 91.3g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在360℃条件下进行热处理，处理时间为10h；
S104，将热处理后的棒材以8mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为280℃，挤压比为49:1。
实施例3
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g，Mn 0.5g，Mg 91.9g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例4
Mg-Al系镁合金包括：Al 8.2g，Y 0.8g，Mn 0.5g，Mg 90.5g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在380℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的棒材以10mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为330℃，挤压比为49:1。
实施例5
Mg-Al系镁合金包括：Al 8.6g，Y 0.8g，Mn 0.5g，Mg 90.1g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例6
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 1.2g，Mn 0.5g，Mg 90.5g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例7
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 1.6g，Mn 0.5g，Mg 90.1g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例8
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.3g(RE 1.1％)，Mn 0.5g，Mg 90.6g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例9
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 1.2g、Ce 0.3g(RE 1.5％)，Mn 0.5g，Mg 90.2g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例10
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g(RE 1.3％)，Mn 0.5g，Mg 90.4g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例11
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.8g(RE 1.6％)，Mn 0.5g，Mg 90.1g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例12
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g(RE 1.4％)，Mn 0.5g，Mg90.3g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例13
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g(RE 1.5％)，Mn0.5g，Mg 90.2g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例14
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g(RE1.6％)，Mn 0.5g，Mg 90.1g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例15
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g、Ho0.1g(RE 1.7％)，Mn 0.5g，Mg 90.1g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例16
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g、Ho0.1g、Dy 0.1g(RE 1.8％)，Mn 0.5g，Mg 90.0g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例17
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g、Ho0.1g、Dy 0.1g、Er 0.1g(RE 1.9％)，Mn 0.5g，Mg 89.9g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例18
Mg-Al系镁合金包括：Al 8.0g，Y 0.8g、Ce 0.5g(RE 1.3％)，Mn 0.5g，Mg 90.4g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例19
Mg-Al系镁合金包括：Al 8.0g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g、Ho0.1g、Dy 0.1g、Er 0.1g(RE 1.9％)，Mn 0.5g，Mg 89.6g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例20
Mg-Al系镁合金包括：Al 8.2g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g(RE1.6％)，Mn 0.5g，Mg 89.7g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例21
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g(RE 1.3％)，Mn 0.2g，Mg 90.7g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例22
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g(RE 1.3％)，Mn 0.4g，Mg 90.5g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
实施例23
Mg-Al系镁合金包括：Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g(RE 1.3％)，Mn 0.8g，Mg 90.1g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
对比例1
Mg-Al系镁合金包括：Al 6.5g，Y 0.8g，Mn 0.5g，Mg 92.2g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
对比例2
Mg-Al系镁合金包括：Al 9.6g，Y 0.8g，Mn 0.5g，Mg 89.1g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
对比例3
Mg-Al系镁合金包括：Al 7g，Y 0.5g，Mn 0.5g，Mg 92.0g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
对比例4
Mg-Al系镁合金包括：Al 7g，Y 2.3g，Mn 0.5g，Mg 90.2g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1.
对比例5
Mg-Al系镁合金包括：Al 7g，Y 0.8g，Mg 92.2g。
该Mg-Al系镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Al源、Y源、Mn源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
S103，将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
S104，将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1。
表1实施例1-20的Mg-Al系镁合金和对比例1-5的镁合金性能参数
从表1中可以看出，实施例1-23的镁合金管材屈服强度均可以达到182MPa以上，实施例19的镁合金管材的屈服强度达到235MPa；抗拉强度均可以达到306MPa以上，实施例19的镁合金管材的抗拉强度达到342MPa；延伸率均大于15％，实施例17的镁合金管材的延伸率达到21.6％；实施例1-23的镁合金管材焊接损失率均小于6％，实施例15-17、实施例19-20及实施例23的镁合金管材焊接损失率为4％以下，并可低至3.5％。
比较实施例1与对比例1～2，对比例1中由于添加的Al含量较低，导致镁合金屈服强度和抗拉强度较低，分别低至165Mpa和287Mpa，且焊接损失率有所增大；对比例2中由于添加的Al含量过高，镁合金塑性变差，延伸率降低至12.7％，同时，焊接损失率明显增大，增加至7.3％。
比较实施例1与对比例3～4，对比例3中由于添加的RE含量过低，导致镁合金的屈服强度和抗拉强度较低，而且塑性也较差，延伸率只有13.9％，同时，焊接损失率增大；对比例4中添加的RE含量过高，虽然镁合金的屈服强度和抗拉强度有所提高，但塑形明显变差，延伸率只有12.8％，且焊接损失率也有所增大。
比较实施例1与对比例5，对比例5中由于未添加Mn，导致镁合金整体性能下降，其中，延伸率明显降低，且焊接损失率明显增大，超出了6％。
本发明的Mg-Al系镁合金可以应用于车辆设备和医疗器械领域，比如将Mg-Al系镁合金在成型为棒材，多个镁合金棒材焊接后可以作为轮椅、担架、自行车、山地车等设备的承重构件和支撑构件，在减轻上述设备重量的同时，保证了上述设备的强度和稳定性。
Claims (4)
1.一种Mg-Al系镁合金管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g、Ho 0.1g、Dy 0.1g，Mn0.5g，Mg 90.0g混合均匀，熔炼成液态混合金属；
（2）将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
（3）将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
（4）将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1；
所制备的镁合金管材的延伸率为20.8%，屈服强度为232MPa，抗拉强度为338MPa，焊接强度损失率为3.6%。
2.一种Mg-Al系镁合金管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将Al 7.8g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g、Ho 0.1g、Dy 0.1g、Er0.1g，Mn 0.5g，Mg 89.9g混合均匀，熔炼成液态混合金属；
（2）将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
（3）将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
（4）将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1；
所制备的镁合金管材的延伸率为21.6%，屈服强度为230MPa，抗拉强度为340MPa，焊接强度损失率为3.5%。
3.一种Mg-Al系镁合金管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将Al 8.0g，Y 0.8g、Ce 0.5g、La 0.1g、Nd 0.1g、Gd 0.1g、Ho 0.1g、Dy 0.1g、Er0.1g，Mn 0.5g，Mg 89.6g混合均匀，熔炼成液态混合金属；
（2）将液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成棒材；
（3）将棒材在400℃条件下进行热处理，处理时间为8h；
（4）将热处理后的棒材以12mm/s的速度反挤压成型，得到镁合金管材，挤压温度为300℃，挤压比为49:1；
所制备的镁合金管材的延伸率为20%，屈服强度为235MPa，抗拉强度为342MPa，焊接强度损失率为3.7%。
4.权利要求1-3任一所述的制备方法所制备的Mg-Al系镁合金管材在车辆设备和医疗器械领域中的应用。
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- 2023-07-09 IL IL304327A patent/IL304327A/en unknown
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