CN113737071B

CN113737071B - 耐热镁合金及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN113737071B
Application number: CN202111033275.1A
Authority: CN
Inventors: 熊爱虎; 姚茂海; 李�杰; 邱东东; 吕晶; 罗天纵; 童璨瑜
Original assignee: Hunan Rare Earth Metal Materials Research Institute Co ltd
Current assignee: Hunan Rare Earth Metal Materials Research Institute Co ltd
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2022-08-26
Anticipated expiration: 2041-09-03
Also published as: CN113737071A

Abstract

本发明涉及一种耐热镁合金及其制备方法与应用。按照质量百分数计，该耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～12.0wt％Gd、2.0wt％～4.5wt％掺杂元素、1.5wt％～5.0wt％Sm、0.5wt％～2.0wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg；其中，掺杂元素选自Y和Nd中的至少一种。该耐热镁合金中含有特定配比的组分，复合增强了镁合金的力学性能，优化的热处理工艺能够达到在晶界、晶内协同析出钉扎位错的效果，从而提高了该镁合金的耐热性、延伸率及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度。

Description

耐热镁合金及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，特别是涉及一种耐热镁合金及其制备方法与应用。

背景技术

镁合金具有比强度和比刚度高、良好的铸造性、导热性、减震性和电磁屏蔽性及易回收等优点，是实际应用中最轻的金属结构材料，因此被认为是一种有效轻量化、节约能源和可持续发展的理想材料，在航空航天、轨道交通、汽车工业及3C产品等领域具有巨大应用前景。然而，镁合金的耐热性、延伸率、强度及抗蠕变性能不佳，严重制约了镁合金工业化应用的步伐。

传统技术中，技术人员主要从限制位错运动和强化晶界入手，通过适当的合金化来引入多元高温元素或形成高温稳定相、降低元素在镁基体中的扩散速率或改善晶界结构状态和组织形态等手段来提高镁合金的耐热性和抗蠕变力。例如，在镁合金中添加适量稀土元素，可以起到变质作用，达到细化组织的功能，同时稀土元素还可以与镁合金中的有害杂质如Si、Fe、Cu、Ni等作用形成中间化合物而达到除杂的目的；且稀土元素很活泼，可以与H、O等作用达到除气、除渣、净化晶界的作用，改善镁合金的脆性和耐腐蚀性能。大部分稀土元素在镁基体中的扩散速率较慢，具有较大的固溶度极限，且随温度降低，固溶度急剧减小，可起到显著的沉淀强化作用。

然而，通过多元素合金化增强镁合金的耐热性及强度的传统技术中，添加的合金化元素种类较多、成分难以控制，且元素之间的相互作用复杂，从而导致生成的增强相组成调控困难，阻碍了该方法的实际应用。因此，现有技术仍有待改进。

发明内容

基于此，本发明提供了一种耐热镁合金及其制备方法与应用，该耐热镁合金具有较高的耐热性及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度。

本发明的一个方面，提供一种耐热镁合金，按照质量百分数计，所述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～12.0wt％Gd、2.0wt％～4.5wt％掺杂元素、1.5wt％～5.0wt％Sm、0.1wt％～2.0wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg；

其中，所述掺杂元素选自Y和Nd中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～11.0wt％Gd、2.5wt％～3.5wt％掺杂元素、1.5wt％～4.0wt％Sm、0.1wt％～0.6wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg。

在其中一些实施例中，所述掺杂元素选自Y；和/或

所述杂质元素包括Si、Fe、Ni和Cu中的至少一种。

本发明的另一方面，提供一种耐热镁合金的制备方法，包括如下步骤：

按照如上所述的耐热镁合金的化学计量比提供制备原料，并制成铸态镁合金；

将所述铸态镁合金于420℃～520℃进行5h～10h固溶处理，再于200℃～225℃下进行10h～30h时效处理，得到耐热镁合金。

在其中一些实施例中，所述固溶处理包括以下步骤：

先于470℃～520℃下进行5h～8h初次固溶处理，随后炉内降温至420℃～460℃进行15min～80min二次固溶处理。

在其中一些实施例中，所述初次固溶处理的条件为：于480℃～500℃下固溶处理5h～6h；和/或

所述二次固溶处理的条件为：于440℃～460℃下固溶处理45min～70min；和/或

所述时效处理的条件为：于210℃～220℃下处理20h～28h。

在其中一些实施例中，所述降温步骤的降温速率为3℃/min～6℃/min。

在其中一些实施例中，在所述固溶的步骤之后，且在所述时效处理的步骤之前，还包括将固溶处理后的合金进行淬火的步骤；和/或

所述将制备原料制成铸态镁合金的步骤包括如下步骤：

将所述制备原料于保护性氛围下进行熔融、精炼，然后浇铸，得到所述铸态镁合金。

在其中一些实施例中，所述制备原料包括：Mg-Gd合金、Mg-Sm合金、Mg-Y合金、Mg-Nd合金、Mg-Zr合金、金属Mg和金属Ag；

所述熔融步骤的温度为740℃～770℃；和/或

所述精炼步骤的温度为740℃～770℃。

本发明还提供一种耐热制品，所述耐热制品采用如上所述的耐热镁合金或如上所述的耐热镁合金的制备方法的制得的镁合金为原材料，通过压铸、挤压、轧制等工艺制成。

上述耐热镁合金中含有特定配比的组分，其中Gd具有显著沉淀强化效果，同时引入较低成本的Y和Sm，使Gd、掺杂元素和Sm之间相互作用产生协同作用的同时，充分发挥Sm元素的反常温度效应，进而提升镁合金的耐热性；同时添加特定配比的Ag元素，降低Gd和掺杂元素在镁合金中的固溶度，并形成RE(稀土)-Ag的细小高温稳定相，并以特定质量的Zr作为晶粒细化剂，两者复合增强了镁合金的力学性能，从而提高了镁合金的耐热性、延伸率及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度。

进一步地，上述耐热镁合金的制备方法中，将符合上述耐热镁合金的化学计量的制备原料制成铸态镁合金之后，将铸态镁合金于特定条件下依次进行初次固溶处理和二次固溶处理，通过特定条件下的两级固溶处理，使时效态Mg基体晶粒内部析出弥散、细小、高温稳定且与Mg基体共格的颗粒/块状复合的强化相，从而通过协同晶界、晶内强化作用，达到双重钉扎位错的效果，进一步提高镁合金的延伸率及抗蠕变性能。

附图说明

图1为实施例1制得的镁合金的电镜图；

图2为实施例1制得的镁合金的金相组织图；

图3为实施例2制得的镁合金的电镜图；

图4为实施例2制得的镁合金的金相组织图；

图5为实施例1～4及对比例1～2制得的镁合金在时效态下的维氏硬度对比图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。具体实施例中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

通过多元合金化增强镁合金耐热性及强度的传统技术中，添加的合金化元素种类较多、成分难以控制，且元素之间的相互作用复杂，从而导致生成的增强相组成调控困难，阻碍了该方法的实际应用。例如，一技术提供了Mg-Y-Nd-Gd-Ag-Zr镁合金，该镁合金屈服强度低于250MPa，且250℃测试温度下的力学性能降低约10％，耐热性不足。

研究人员尝试通过优化镁合金的热处理工艺来达到调控第二相析出，以提高镁合金的耐热性，但在制备过程中，各元素之间的相互作用复杂，金相变化错综复杂，此工艺的研究进展缓慢。

基于此，本发明的技术人员通过大量的创造获得了本发明中的耐热镁合金及其制备方法与应用，该耐热镁合金具有较高的耐热性、延伸率及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度。具体技术方案如下。

本发明一实施方式提供了一种耐热镁合金，按照质量百分数计，该耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～12.0wt％Gd、2.0wt％～4.5wt％掺杂元素、1.5wt％～5.0wt％Sm、0.5wt％～2.0wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg。

其中，掺杂元素选自Y和Nd中的至少一种。

上述耐热镁合金中，含有特定配比的组分，其中Gd具有显著沉淀强化效果，同时引入较低成本的Y和Sm元素，使Gd、掺杂元素和Sm之间相互作用产生协同作用的同时，充分发挥Sm元素的反常温度效应，进而提升镁合金的耐热性；同时添加特定配比的Ag元素，降低Gd和掺杂元素在镁合金中的固溶度，并形成RE(稀土)-Ag的细小高温稳定相，并以特定质量的Zr作为晶粒细化剂，两者复合增强了镁合金的力学性能，从而提高了镁合金的耐热性及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度。

需要说明的是，杂质元素为原料或制备过程中带来的不可避免的杂质，0～0.03wt％代表控制杂质元素的含量不高于0.03wt％即可。

优选地，上述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％～10.0wt％Gd、2.5wt％～3.5wt％掺杂元素、2.0wt％～3.5wt％Sm、0.5wt％～1.0wt％Ag、0.2wt％～0.6wt％Zr、0～0.03wt％杂质元素及余量Mg。

在其中一些实施例中，上述耐热镁合金由以下组分组成：10.0wt％Gd、3wt％掺杂元素、3wt％Sm、0.5wt％Ag、0.5wt％Zr、余量Mg及不可避免的杂质元素。

在其中一些实施例中，上述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt％Gd、3wt％掺杂元素、5wt％Sm、0.5wt％Ag、0.5wt％Zr、余量Mg及不可避免的杂质元素。在其中一些实施例中，上述掺杂元素选自Y和Nd中的任意一种。

优选地，上述掺杂元选择Y，这是基于Y元素时效强化效果比Nd元素更好，能形成高温稳定的LPSO相，且相对更经济。

在其中一些优选的实施例中，上述掺杂元选择Nd。

在其中一些实施例中，杂质元素包括Si、Fe、Ni和Cu中的至少一种。

具体地，Si≤0.005wt％、Fe≤0.008wt％、Ni≤0.002wt％、Cu≤0.005wt％。

本发明一实施方式还提供一种耐热镁合金的制备方法，包括如下步骤S10～S20。

步骤S10、按照如上所述的耐热镁合金的化学计量比提供制备原料，并制成铸态镁合金。

步骤S20、将步骤S10获得的铸态镁合金于420℃～520℃进行5h～10h固溶处理，再于200℃～225℃下进行10h～30h时效处理，得到耐热镁合金。

优选地，步骤S20中，固溶处理包括以下步骤：

先于470℃～520℃下进行5h～8h初次固溶处理，然后炉内降温至420℃～460℃进行15min～80min二次固溶处理。

进一步地，在固溶的步骤之后，且在时效处理的步骤之前，还包括将固溶处理后的合金进行淬火的步骤。

具体地，淬火的步骤采用室温水淬或热水水淬，优选室温水淬。

上述耐热镁合金的制备方法中，将符合上述耐热镁合金的化学计量的制备原料制成铸态镁合金之后，将铸态镁合金于特定条件下依次进行初次固溶处理和二次固溶处理，通过特定条件下的两级固溶处理，使时效态Mg基体晶粒内部析出弥散、细小、高温稳定且与Mg基体共格的颗粒/块状复合的强化相，从而通过协同晶界、晶内强化作用，达到双重钉扎位错的效果，进一步提高镁合金的延伸率和抗蠕变性能。

进一步地，本发明技术人员对时效态Mg基体晶粒内部析出弥散、细小、高温稳定且与Mg基体共格的颗粒/块状复合的强化相做了进一步理论分析研究，发现强化相为β′/βMg-Sm强化相，多级固溶工艺能够避免含Sm的镁合金产生热裂现象，从而充分发挥Sm元素的力学性能随温度的升高反而进一步提升的反常温度效应，进一步提升镁合金的耐热性。

优选地，初次固溶处理的条件为：于480℃～500℃下固溶处理5h～6h。

优选地，二次固溶处理的条件为：于440℃～460℃下固溶处理45min～70min。

优选地，时效处理的条件为：于210℃～220℃下处理20h～28h。

在其中一些实施例中，降温步骤的降温速率为3℃/min～6℃/min。

通过控制适当的降温速率，进一步促进时效态Mg基体晶粒内部析出弥散、细小、高温稳定且与Mg基体共格的颗粒/块状复合的强化相。

优选地，降温速率为5℃/min。

在其中一些实施例中，步骤S10中，将制备原料制成铸态镁合金的步骤包括如下步骤：

将制备原料于保护性氛围下进行熔融、精炼，然后浇铸，得到铸态镁合金。

精炼步骤的温度为740℃～770℃。

进一步地，精炼步骤在精炼剂的作用下进行，精炼步骤的时间为3min～5min。

具体地，精炼剂的用量为制备原料总质量的0.5wt％～1.5wt％；优选1.0wt％。

在其中一些实施例中，重复进行多次精炼，每次精炼的时间为3min～5min。在具体示例中，重复进行2次精炼。

具体地，在精炼完毕后进行除气，除气次数2次且间隔10min～20min，每次除气的时间为4min～8min，采用高纯氩气(≥99.999％)进行除气，随后撇去表面浮渣。

在其中一些实施例中，通过通入保护性气体形成保护性氛围。进一步地，混合保护气体为SF₆与Ar₂的混合气体，其中SF₆的体积含量为0.5％～1.5％。

具体地，Ar₂的纯度≥99.999％。

在其中一些实施例中，制备原料包括：Mg-Gd合金、Mg-Sm合金、Mg-Y合金、Mg-Nd合金、Mg-Zr合金、金属Mg、金属Ag和金属Zn。

进一步地，所述熔融步骤的温度为740℃～770℃。

在其中一些实施例中，熔融的步骤包括如下步骤：

先将原材料预热，当熔炼炉温度升至650℃～700℃，通入保护性气体，并放入装有原材料的坩埚，继续加热至740℃～770℃下后待原材料完全熔融，再加入金属Ag和Mg-Zr合金。

进一步地，在一次熔融完毕和二次熔融完毕后，还包括撇去表面浮渣并机械搅拌的步骤，具体地，机械搅拌的时间为2min～5min。

在其中一些实施例中，在熔融的步骤之后，且在精炼的步骤之前，还包括保温10min～20min的步骤。

在其中一些实施例中，熔融和精炼的步骤在熔炼坩埚中进行。在进行熔融的步骤之前，将熔炼坩埚预热至180℃～220℃。

在其中一些实施例中，熔炼坩埚选自石墨坩埚、镁砂坩埚和刚玉坩埚中的任意一种；优选刚玉坩埚。

在其中一些实施例中，浇铸的步骤采用钢制模具进行。在进行浇铸的步骤之前，将钢制模预热至200℃～250℃。

在精炼的步骤之后、且在浇铸的步之前，还包括如下步骤：

将精炼后的精炼料液加热至760℃～780℃，静置并撇去表面浮渣。

具体地，静置的时间为25～45min。

本发明一实施方式还提供一种耐热制品，该耐热制品采用如上所述的耐热镁合金或如上所述的耐热镁合金的制备方法的制得的镁合金为原材料再通过压铸、挤压、轧制等工艺制成。

该耐热镁合金具有较高的耐热性及抗蠕变性能，能在高温下保持优异的硬度，进而能提高耐热制品在高温下的力学性能。

此处对耐热制品进行举例，包括但不限于如下范围：

如发动机机匣、直升机尾部减速机匣、导弹/运载火箭舱体、歼击机翼肋、离合器外壳、发动机前盖、发动机滤座、穿甲弹等。

下面将结合具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围，在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。

具体实施例

以下为具体实施例。

实施例1

(1)按照镁合金成分为：10.0wt％Gd、3.0wt％Y、3.0wt％Sm、0.5wt％Ag、0.5wt％Zr，余量为Mg，提供制备原料：金属Mg、金属Ag、Mg-Gd合金、Mg-Y合金、Mg-Sm合金、Mg-Zr合金。

(2)将坩埚、Mg-Sm合金、Mg-Y合金、Mg-Gd合金、金属Mg预热至200℃，并将Mg-Sm合金、Mg-Y合金、Mg-Gd合金、金属Mg依据熔点的高低依次放入坩埚中；待熔炼炉温度升至670℃时，放入装有原料的坩埚并用SF₆+Ar₂的混合气体进行保护；然后升温至740℃保温进行熔融，待原料完全熔化后撇去表面浮渣并机械搅拌3min，再依次加入金属Ag及Mg-Zr合金，待熔化后撇去表面浮渣并机械搅拌3min；继续保温15min后加入精炼剂(JDMJ)，机械搅拌精炼3min，并重复精炼步骤1次，中间间隔15min。其中，精炼剂的用量为制备原料总质量的1.0wt％。

精炼结束后保温15min进行除气，采用高纯氩气进行除气2次，每次除气间隔15min，每次除气5min，随后撇去表面浮渣；再升温至760℃，静置30min后撇去表面浮渣进行浇铸，浇铸采用钢制模具，钢制模具预先加热至200℃，浇铸完毕，得到铸态镁合金。

(3)将步骤(2)获得的铸态镁合金于480℃下固溶处理6小时，再于210℃等温时效处理28小时，冷却得到Mg-10Gd-3Y-3Sm-0.5Ag-0.5Zr镁合金，杂质元素总含量小于0.03wt％。镁合金成分如表1所示。

(4)将步骤(3)获得的镁合金置于电镜下观察，电镜图如图1所示：该镁合金的组织中，有细小、弥散的析出相基本分布在晶界上，晶粒内部存在少量的黑色Zr颗粒作为镁基体的形核质点。金相组织如图2所示。

(5)将步骤(3)获得的镁合金的耐热性及硬度进行测试，对不同温度下的维氏硬度进行测试，具体操作为设置试验温度，启动加热炉开关，达到试验温度后保温15min，按照要求试验力放下压头压入试样表面，保持适当时间后卸除压力，待试样冷却至室温时取出，按照GB/T4340.1-2009测定其相应的硬度值，具体结果如表2所示。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，不同之处仅在于步骤(3)的步骤如下：

将步骤(2)获得的铸态镁合金合金于480℃下进行初次固溶处理5.5小时，再以5℃/min的降温速递降至460℃，进行二次固溶处理60min，随之进行室温水淬，将淬火后的镁合金在210℃中进行时效处理20小时，冷却得到Mg-10Gd-3Y-3Sm-0.5Ag-0.5Zr镁合金，杂质元素总含量小于0.03wt％。镁合金成分如表1所示。

其他步骤及工艺参数与实施例1相同。

实施例2获得的镁合金的电镜图，如图3所示：该镁合金的组织中，晶界、晶内都存在大量弥散分布的析出相，能够起到共同钉扎位错的作用，进而提升合金的延伸率。金相组织如图4所示。

实施例3

实施例3与实施例1基本相同，不同之处仅在于步骤(1)的步骤如下：按照镁合金成分为：8.0wt％Gd、3.0wt％Y、5.0wt％Sm、0.5wt％Ag、0.5wt％Zr，余量为Mg，提供制备原料：金属Mg、金属Ag、Mg-Gd合金、Mg-Y合金、Mg-Sm合金、Mg-Zr合金。

步骤(3)将步骤(2)获得的铸态镁合金于500℃下固溶处理6小时，再于210℃等温时效处理20小时，冷却得到Mg-8Gd-3Y-5Sm-0.5Ag-0.5Zr镁合金，杂质元素总含量小于0.03wt％。镁合金成分如表1所示。

其他步骤及工艺参数与实施例1相同。

实施例4

实施例4与实施例3基本相同，不同之处仅在于步骤(3)的步骤如下：

将步骤(2)获得的铸态镁合金合金于500℃下进行初次固溶处理5.5小时，再以5℃/min的降温速递降至460℃，进行二次固溶处理60min，随之进行室温水淬，将淬火后的镁合金在210℃中进行时效处理20小时，冷却得到Mg-8Gd-3Y-5Sm-0.5Ag-0.5Zr镁合金。镁合金成分如表1所示。

其他步骤及工艺参数与实施例3相同。

实施例5

实施例5与实施例1基本相同，不同之处仅在于步骤(1)的步骤如下：按照镁合金成分为：10.0wt％Gd、3.0wt％Nd、3.0wt％Sm、0.5wt％Ag、0.5wt％Zr，余量为Mg，提供制备原料：金属Mg、金属Ag、Mg-Gd合金、Mg-Nd合金、Mg-Sm合金、Mg-Zr合金。

得到Mg-10Gd-3Nd-3Sm-0.5Ag-0.5Zr镁合金，杂质元素总含量小于0.03wt％。镁合金成分如表1所示。

其他步骤及工艺参数与实施例1相同。

对比例1

(1)按照镁合金成分为：10.0wt％Gd、3.0wt％Y、0.5wt％Zr，余量为Mg，提供制备原料：金属Mg、Mg-Gd合金、Mg-Y合金、Mg-Zr合金。

(2)将坩埚、Mg-Y合金、Mg-Gd合金、金属Mg预热至200℃，并将Mg-Y合金、Mg-Gd合金、金属Mg依据熔点的高低依次放入坩埚中；待熔炼炉温度升至670℃时，放入装有原料的坩埚并用SF₆+Ar₂的混合气体进行保护；然后升温至740℃保温进行熔融，待原料完全熔化后撇去表面浮渣并机械搅拌3min，继续保温15min后加入精炼剂(JDMJ)，机械搅拌精炼3min，并重复精炼步骤1次，中间间隔15min。其中，精炼剂的用量为制备原料总质量的1.0wt％。

(3)将步骤(2)获得的铸态镁合金于500℃下固溶处理8小时，再于215℃等温时效处理16小时，冷却得到Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金，杂质元素总含量小于0.03wt％。镁合金成分如表1所示。

对比例2

对比例2参照何上明的博士论文“Mg-Gd-Y-Zr(-Ca)合金的微观组织演变、性能和断裂行为研究”[D]中Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金的制备工艺，具体如下：

将金属镁、中间合金等原料预热到200℃，先将金属镁放入有SF₆/CO₂气体保护的井式电阻坩埚炉中熔化，当温度达到740℃时，将Mg-Gd中间合金直接加入到熔体中，熔化后熔体温度回升至740℃时再加入Mg-Y中间合金，将炉温升至760℃后加入Mg-30wt％Zr，待其熔化后撇去表面浮渣，搅拌3min，再将炉温升至780℃保温20min后降温至中755℃不断电精炼10min，随后炉温会冲高至760℃～785℃，随炉冷却至690℃后撇去表面浮渣后进行浇铸，得到铸态镁合金。其中，浇注用钢制模具预先加热至200℃，精炼后的静置时间控制在25～40min之间。

然后将铸态镁合金于500℃固溶处理6小时，225℃等温时效16小时，冷却得到Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金。

对比例3

对比例3与实施例1相同，不同之处仅在于：对比例3的制备原料中没有Mg-Y合金，镁合金成分为：10.0wt％Gd、3.0wt％Sm、0.5wt％Ag、0.5wt％Zr，余量为Mg得到Mg-10Gd-3Sm-0.5Ag-0.50Zr镁合金。

其余制备步骤及参数同实施例1相同。

对比例4

对比例4与实施例1基本相同，不同之处仅在于：对比例4按照镁合金成分为：10.0wt％Gd、5wt％Y、1wt％Sm、0.5wt％Ag、0.5wt％Zr及余量为Mg提供制备原料：金属Mg、金属Ag、Mg-Gd合金、Mg-Y合金、Mg-Sm合金、Mg-Zr合金。得到Mg-10Gd-5Y-1Sm-0.5Ag-0.50Zr镁合金。

其余制备步骤及参数同实施例1相同。

实施例1～5及对比例1～4获得的镁合金的组成成分及固溶处理的工艺参数如表1所示。

表1

注：“/”代表不存在该物质或不进行该工艺处理

实施例1～5及对比例1～4获得的镁合金的耐热性能结果具体如表2所示。

表2

	室温(25℃)	250℃	270℃
				实施例1	141.75HV	127.42HV	120.33HV
实施例2	139.42HV	127.50HV	121.27HV
				实施例3	137.62HV	122.88HV	120.62HV
实施例4	135.13HV	123.65HV	120.90HV
				实施例5	137.57HV	127.48HV	121.03HV
对比例1	128.38HV	106.97HV	88.10HV
				对比例2	117.20HV	/	/
对比例3	130.47HV	117.03HV	109.83HV
				对比例4	136.10HV	118.64HV	104.23HV

注：“/”代表无法顺利测试到该结果，高温稳定性差。

进一步地，对实施例1～4及对比例1～2制得的镁合金在时效态下的维氏硬度进行测试，结果如图5所示，实施例1～4制得的镁合金在时效态下的维氏硬度保持在较高的水平。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种耐热镁合金，其特征在于，按照质量百分数计，所述耐热镁合金由以下组分组成：8.0wt%~11.0wt%Gd、2.5wt%~3.5wt%掺杂元素、1.5wt%~4.0wt%Sm、0.1wt%~0.6wt%Ag、0.2wt%~0.6wt%Zr、0~0.03wt%杂质元素及余量Mg ；

其中，所述掺杂元素选自Y和Nd中的至少一种；

所述耐热镁合金的制备步骤包括如下步骤：

按照所述耐热镁合金的化学计量比提供制备原料，并制成铸态镁合金；

将所述铸态镁合金先于470℃~520℃下进行5h~8h初次固溶处理，随后炉内降温至420℃~460℃进行15min~80min二次固溶处理，再于200℃~225℃下进行10h~30h时效处理，得到所述耐热镁合金。

2.如权利要求1所述的耐热镁合金，其特征在于，所述耐热镁合金由以下组分组成：10.0wt%Gd、3wt%掺杂元素、3wt%Sm、0.5%Ag、0.5wt%Zr、0~0.03wt%杂质元素及余量Mg。

3.如权利要求1~2任一项所述的耐热镁合金，其特征在于，所述杂质元素包括Si、Fe、Ni和Cu中的至少一种。

4.如权利要求1~3任一项所述的耐热镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照权利要求1~3任一项所述的耐热镁合金的化学计量比提供制备原料，并制成铸态镁合金；

将所述铸态镁合金先于470℃~520℃下进行5h~8h初次固溶处理，随后炉内降温至420℃~460℃进行15min~80min二次固溶处理，再于200℃~225℃下进行10h~30h时效处理，得到耐热镁合金。

5.如权利要求4所述的耐热镁合金的制备方法，其特征在于，所述初次固溶处理的条件为：于480℃~500℃下固溶处理5h~6h；和/或

所述二次固溶处理的条件为：于440℃~460℃下固溶处理45min~70min；和/或

所述时效处理的条件为：于210℃~220℃下处理20h~28h。

6.如权利要求4所述的耐热镁合金的制备方法，其特征在于，所述降温步骤的降温速率为3℃/min ~6℃/min。

7.如权利要求4~6任一项所述的耐热镁合金的制备方法，其特征在于，在所述二次固溶的步骤之后，且在所述时效处理的步骤之前，还包括将所述二次固溶处理后的合金进行淬火的步骤；和/或

所述将制备原料制成铸态镁合金的步骤包括如下步骤：

将所述制备原料于保护性气氛下进行熔融、精炼，然后浇铸，得到所述铸态镁合金。

8.如权利要求7所述的耐热镁合金的制备方法，其特征在于，所述制备原料包括：Mg-Gd合金、Mg-Sm合金、Mg-Y合金、Mg-Nd合金、Mg-Zr合金、金属Mg和金属Ag；

所述熔融步骤的温度为740℃~770℃；和/或

所述精炼步骤的温度为740℃~770℃。

9.一种耐热制品，其特征在于，所述耐热制品采用如权利要求1~3任一项所述的耐热镁合金或如权利要求4~8任一项所述的耐热镁合金的制备方法制得的镁合金，通过压铸、挤压、轧制工艺制成。