CN113373358B - 一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法 - Google Patents
一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113373358B CN113373358B CN202110692458.8A CN202110692458A CN113373358B CN 113373358 B CN113373358 B CN 113373358B CN 202110692458 A CN202110692458 A CN 202110692458A CN 113373358 B CN113373358 B CN 113373358B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium
- temperature
- lithium alloy
- lithium
- ingot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 title claims abstract description 35
- GCICAPWZNUIIDV-UHFFFAOYSA-N lithium magnesium Chemical compound [Li].[Mg] GCICAPWZNUIIDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 28
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 6
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法，本发明的镁锂合金材料按质量百分比，包括以下组成：锂元素：2.0％‑5％，Al元素：3％‑7％，Zn元素：3％‑7％，Sb元素：0.3％‑2％，Sn元素：0.3％‑1.3％，Sr元素：0.4％‑1.5％，其余为镁元素。本发明的单相镁锂合金材料具有高强度、易变形的优点。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法。
背景技术
镁锂合金是目前世界上能够作为工业化应用的最轻的金属结构材料，密度仅为1.35～1.65g/cm3，比铝合金轻1/3～1/2，甚至比普通镁合金还轻1/4～1/3，因此被称为超轻合金。镁锂合金还具有较高的比刚度和比强度，良好的低温韧性、导热性、导电性和延展性，优良的抗震性能以及具有较高的抗高能粒子穿透能力等系列优点，因此其在航空航天、国防军工等诸多领域的应用得到了广泛的关注。轻合金是现代航天装备轻量化的首选材料，高性能轻合金构件制造能力决定航天装备的功能水平及竞争实力，因此超轻镁锂合金在航天领域的应用前景也更加广阔。
但我国镁锂合金起步时间比国外短，基础研究较为薄弱，目前我国使用的镁锂合金抗拉强度仅为160MPa左右，不能满足目前需求。
发明内容
本发明为解决背景技术中存在的技术问题，而提供一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法。
本发明的技术解决方案是：本发明为一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料，其特殊之处在于：所述镁锂合金材料按质量百分比，包括以下组成：锂元素：2.0％-5％，Al元素：3％-7％，Zn元素：3％-7％，Sb元素：0.3％-2％，Sn元素：0.3％-1.3％，Sr元素：0.4％-1.5％，其余为镁元素。
进一步的，锂元素为纯锂。
进一步的，镁元素为纯镁。
进一步的，Al元素，Zn元素，Sb元素，Sn元素，Sr元素均为纯元素。
一种制备上述的高强度、易变形的单相镁锂合金材料的方法，其特殊之处在于：所述制备方法包括以下步骤：
1)合金配料:按照配合比例配合后熔炼成铸锭，合金铸锭含锂元素：2.0％-5％，Al元素：3％-7％，Zn元素：3％-7％，Sb元素：0.3％-2％，Sn元素：0.3％-1.3％，Sr元素：0.4％-1.5％，其余为镁元素；
2)铸锭退火：对单相高强镁锂合金锭进行均匀化退火，退火温度：360-430℃，退火时间：12-16小时；
3)锻造。
进一步的，步骤1)中的熔炼工艺如下：熔炼设备为中频炉，熔化阶段功率采用20-50KW，升温阶段采用40-60KW，升温至720-790℃，降温阶段：30-40KW，温度降至640℃-690℃进行浇注。
进一步的，步骤中3)锻造的具体步骤如下：
铸锭加热时间：D÷0.8mm/min(D为铸锭直径，单位mm)；
锻造模具温度：160-280℃；
锻造过程中镦粗比≥3.2；
锻造火次数≥3次；
锻造产品固溶强化退火：290-340℃，保温12-18小时。
本发明的有益效果是：
1)当锂含量在2％-5％时，镁锂合金为α相，其力学性能较高，抗拉强度最低为350MPa。
2)为进行固溶强化，本发明加入了Sb元素：0.3％-2％，Sn元素：0.3％-1.3％，Sr元素：0.4％-1.5％。
3)为提高产品变形能力，本发明加入了3％-7％的锂元素。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
实施例1
本发明的高强度、易变形的单相镁锂合金材料按质量百分比，包括以下组成：Mg元素:余量，锂元素：2.3％，Al元素：3.5％，Zn元素：3.5％，Sb元素:0.7％，Sn元素：0.8％，Sr元素：0.6％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：熔炼设备为中频炉，熔化阶段功率采用35KW，升温阶段采用50KW，升温至760℃，降温阶段：35KW，温度降至660℃进行浇注，得到铸锭；
2)铸锭退火：
对单相高强镁锂合金锭进行均匀化退火，退火温度：400℃，退火时间：14小时。
3)锻造：
铸锭加热时间：直径350mm铸锭加热时间440min
锻造模具温度：220℃
锻造过程中镦粗比为3.5
锻造火次数：3次
锻造产品固溶强化退火：320℃保温15小时。
得到的单相高强镁锂合金锭的性能数据(室温拉伸)：
其中表中的1为铸锭性能、2为挤压性能、3为挤压退火性能。
实施例2
本发明的高强度、易变形的单相镁锂合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素:余量，锂元素：3.5％，Al元素：4.6％，Zn元素：4.5％，Sb元素:0.9％，Sn元素：1.2％，Sr元素：0.8％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：熔炼设备为中频炉，熔化阶段功率采用50KW，升温阶段采用40KW，升温至720℃，降温阶段：30KW，温度降至690℃进行浇注，得到铸锭；
2)铸锭退火：
对单相高强镁锂合金锭进行均匀化退火，退火温度：430℃，退火时间：12小时。
3)锻造：
铸锭加热时间：直径400mm，铸锭加热时间500min
锻造模具温度：170℃
锻造过程中镦粗比为3.4
锻造火次数：4次
锻造产品固溶强化退火：340℃保温13小时。
得到的单相高强镁锂合金锭的性能数据(室温拉伸)：
其中表中的1为铸锭性能、2为挤压性能、3为挤压退火性能。
实施例3
本发明的高强度、易变形的单相镁锂合金材料，包括以下组成：Mg元素:余量，锂元素：4.6％，Al元素：5.5％，Zn元素：5.5％，Sb元素:1.2％，Sn元素：1.2％，Sr元素：1.3％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：熔炼设备为中频炉，熔化阶段功率采用25KW，升温阶段采用60KW，升温至790℃，降温阶段：40KW，温度降至640℃进行浇注，得到铸锭；
2)铸锭退火：
对单相高强镁锂合金锭进行均匀化退火，退火温度：370℃，退火时间：16小时。
3)锻造：
铸锭加热时间：直径310mm，铸锭加热时间390min.
锻造模具温度：270℃
锻造过程中镦粗比为3.6
锻造火次数：3次
锻造产品固溶强化退火：300℃保温18小时。
得到的单相高强镁锂合金锭的性能数据(室温拉伸)：
其中表中的1为铸锭性能、2为挤压性能、3为挤压退火性能。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
以上，仅为本发明公开的具体实施方式，但本发明公开的保护范围并不局限于此，本发明公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
1)合金配料:按照配合比例配合后熔炼成铸锭，合金铸锭按质量百分比含锂元素：2.0％-5％，Al元素：3％-7％，Zn元素：3％-7％，Sb元素：0.3％-2％，Sn元素：0.3％-1.3％，Sr元素：0.4％-1.5％，其余为镁元素；
熔炼工艺如下：熔炼设备为中频炉，熔化阶段功率采用20-50KW，升温阶段采用40-60KW，升温至720-790℃，降温阶段：30-40KW，温度降至640℃-690℃进行浇注；
2)铸锭退火：对单相高强镁锂合金锭进行均匀化退火，退火温度：360-430℃，退火时间：12-16小时；
3)锻造：
铸锭加热时间：D÷0.8mm/min， D为铸锭直径，单位mm；
锻造模具温度：160-280℃；
锻造过程中镦粗比≥3.2；
锻造火次数≥3次；
锻造产品固溶强化退火：290-340℃，保温12-18小时。
2.根据权利要求1所述的高强度、易变形的单相镁锂合金材料的制备方法，其特征在于：所述锂元素为纯锂。
3.根据权利要求1所述的高强度、易变形的单相镁锂合金材料的制备方法，其特征在于：所述镁元素为纯镁。
4.根据权利要求1所述的高强度、易变形的单相镁锂合金材料的制备方法，其特征在于：所述Al元素，Zn元素，Sb元素，Sn元素，Sr元素均为纯以元素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110692458.8A CN113373358B (zh) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | 一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110692458.8A CN113373358B (zh) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | 一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113373358A CN113373358A (zh) | 2021-09-10 |
| CN113373358B true CN113373358B (zh) | 2023-01-31 |
Family
ID=77578336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110692458.8A Active CN113373358B (zh) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | 一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113373358B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101405417A (zh) * | 2006-03-20 | 2009-04-08 | 国立大学法人熊本大学 | 高强度高韧性镁合金及其制造方法 |
| CN108546861A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-18 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 一种超轻镁合金带材的制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1886528B (zh) * | 2003-11-26 | 2010-07-07 | 河村能人 | 高强度高韧性镁合金及其制造方法 |
| CN100463990C (zh) * | 2007-06-15 | 2009-02-25 | 重庆大学 | Mg-Li-Sr合金电解制备方法 |
| US11198926B2 (en) * | 2013-12-17 | 2021-12-14 | Northwestern University | Alloys and methods of forming same |
| CN104498793B (zh) * | 2015-01-04 | 2016-08-24 | 哈尔滨工程大学 | 高强韧性镁锂合金及累积叠轧焊工艺制备高强韧性镁锂合金的方法 |
| JP7370167B2 (ja) * | 2018-04-25 | 2023-10-27 | 東邦金属株式会社 | マグネシウム合金のワイヤ及びその製造方法 |
| CN109972009B (zh) * | 2019-04-17 | 2021-06-04 | 上海交通大学 | 一种高强韧高模量变形镁合金及其制备方法 |
| CN109881062B (zh) * | 2019-04-17 | 2021-03-19 | 上海交通大学 | 一种高强韧高模量挤压铸造镁合金及其制备方法 |
| CN112593131B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-02-18 | 郑州轻研合金科技有限公司 | 一种高强高塑高屈强比镁锂合金及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-06-23 CN CN202110692458.8A patent/CN113373358B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101405417A (zh) * | 2006-03-20 | 2009-04-08 | 国立大学法人熊本大学 | 高强度高韧性镁合金及其制造方法 |
| CN108546861A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-18 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 一种超轻镁合金带材的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113373358A (zh) | 2021-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111893363B (zh) | 一种具有优异强度塑性匹配的NiCoCr基中熵合金及制备方法 | |
| CN106756319A (zh) | 一种用于制备高强高塑铝基复合材料的铝合金和铝基复合材料 | |
| CN102021444B (zh) | 一种高导电耐热铝合金导线及其制备方法 | |
| CN110396629B (zh) | 一种800MPa级铝合金挤压型材及其制备方法 | |
| US20040191111A1 (en) | Er strengthening aluminum alloy | |
| CN101509091A (zh) | 一种高强高韧Al-Zn-Mg-Cu-Sr合金及制备方法 | |
| CN113584365B (zh) | 低成本高性能镁合金及其制备方法 | |
| CN1203200C (zh) | Al－Zn－Mg－Er稀土铝合金 | |
| CN111020321B (zh) | 一种适于锻造加工的Al-Cu系铸造合金及其制备方法 | |
| CN111188001A (zh) | 一种高温钛基复合材料控制硅化物特征的方法 | |
| CN110964936A (zh) | 一种电力线路金具用高强度耐腐蚀铝合金的生产工艺 | |
| CN102554192A (zh) | 一种高导电耐热电极横梁部件的制造方法 | |
| CN109082582A (zh) | 一种高强韧性高硬度的镁基高熵合金及制备方法 | |
| CN114480933B (zh) | 一种特高强铝合金及其制备方法和应用 | |
| CN113373358B (zh) | 一种高强度、易变形的单相镁锂合金材料及制备方法 | |
| CN113897567B (zh) | 一种快速细化和均匀化铸态铝锂合金的均匀化形变热处理方法 | |
| CN113913643B (zh) | 一种Cu-Fe-Re原位复合强化铜合金材料及其制备方法 | |
| CN110964959A (zh) | 一种高强度镁锂合金 | |
| CN109112373B (zh) | 一种高强度Mg-Li-Sn-Zn超轻合金的制备方法 | |
| CN114182148A (zh) | 多组元Mg-RE系镁合金及其制备方法 | |
| CN113430435A (zh) | 一种高性能的双相镁锂合金材料及制备方法 | |
| CN110592440A (zh) | 高性能高稳定性Al-Si-Cu系铸造铝合金构件短流程制备方法 | |
| CN111705248A (zh) | 一种Al-4.5Cu铝铜合金材料及其制备方法 | |
| CN115874089B (zh) | 一种快速时效响应Al-Mg-Zn-Cu合金及其制备方法 | |
| CN117778840A (zh) | 一种具有高抗蠕变性能的铸造镁合金及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A high-strength and easily deformable single-phase magnesium lithium alloy material and its preparation method Effective date of registration: 20231221 Granted publication date: 20230131 Pledgee: Xi'an Caijin Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: XI'AN SIFANG ULTRA-LIGHT MATERIALS CO.,LTD. Registration number: Y2023980073469 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |