CN113981286A - 一种耐蚀高强塑性镁合金及其制备方法 - Google Patents

一种耐蚀高强塑性镁合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐蚀高强塑性镁合金及其制备方法，所述的镁合金按照成分质量百分比计，由如下成分组成：铝为4‑6％、锡为1‑3％、钙为0.1‑2％、锰为0.01‑0.5％、稀土为0.01‑0.2％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁。所述的镁合金制备方法包括亚快速凝固、预轧制、梯度固溶、交叉轧制和去应力退火等五个步骤。与常规镁合金相比，本发明通过添加微量的稀土元素铈和钐，提高腐蚀产物膜的稳定性和致密性，阻碍氯离子对合金表面的侵蚀，抑制局部腐蚀，提高合金的耐蚀性。此外，本发明的制备方法可以有效调控镁合金中的第二相的尺寸与分布，并细化晶粒，从而成功制备出耐蚀的高强塑性镁合金。

Description

一种耐蚀高强塑性镁合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体涉及的是一种耐蚀高强塑性镁合金及其制备方法。
背景技术
镁-铝-锡-钙-锰合金具有较好的室温强度、高温热稳定性和良好的抗蠕变能力，且铝、锡、钙等合金元素的储量丰富，价格低廉，具有良好的商业应用前景。但在镁-铝-锡-钙-锰合金凝固的过程中，镁与铝、锡、钙等元素易发生反应，形成高熔点的粗大第二相(如CaMgSn相、Mg2(Al,Ca)相和Al2Ca相等)。这些第二相与合金基体之间存在较大的电位差，易导致严重的电偶腐蚀，极大地损害了镁合金的耐蚀性，限制了其进一步应用。
稀土元素合金化是提高镁合金耐蚀性的常用方法。一般来说，这种方法所需的稀土含量较高，大量稀土元素在提高合金耐蚀性的同时，也提高了成本。此外，微量添加稀土元素也可以提高镁合金的耐蚀性。然而，上述方法取决于合金元素间相互作用产生的偏聚效应，因此仅适用于低合金含量镁合金，且合金成分仅限于锌、钙和锶，所添加的稀土元素仅限于钆、铒和镨。综上所述，在中高合金含量镁-铝-锡-钙-锰合金体系中，通过添加微量稀土元素提高耐蚀性的技术尚未见报道。
此外，镁合金的耐蚀性通常与强度等力学性能难以兼容。而且，镁-铝-锡-钙-锰合金中的第二相密度高、尺寸大、形状不规则、通过常规固溶处理难以消除，在后续的变形过程中易产生应力集中，极大地损害合金的力学性能。因此，如何在提高合金耐蚀性的基础上，对合金中粗大第二相的尺寸和形貌进行有效地调控，进一步提高合金的力学性能，实现镁-铝-锡-钙-锰合金力学性能与耐腐蚀性的协同提升是亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种耐蚀高强塑性镁合金，按照成分质量百分比计，所述的镁合金由如下成分组成：铝为4-6％、锡为1-3％、钙为0.1-2％、锰为0.01-0.5％、稀土为0.01-0.2％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁。
进一步地，所述的稀土为铈或钐的任意组合，铈为0-0.1％、钐为0-0.1％。
进一步地，所述的铝为4.5-5％、锡为1.5-2.5％、钙为0.5-1.5％、锰为0.02-0.2％、所述的稀土为0.02-0.05％。
本发明还提供了一种耐蚀高强塑性镁合金的制备方法，它包括如下步骤：
(1)在氩气保护下，按照成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡、镁-钙中间合金、镁-锰中间合金、镁-铈中间合金、镁-钐中间合金混合在600-710℃下熔化，再在650-700℃下搅拌5-10min并且保温5-30min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在20-40℃，凝固冷速为100-300K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为4-10mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，获得耐蚀高强塑性镁合金。
进一步地，步骤(2)所述的预轧制的压下量为2-20％，轧制方向定义为水平方向，轧制前在20-300℃下预热2-20min。
进一步地，步骤(3)所述的梯度固溶为：分别在300-400℃、350-450℃和450-500℃固溶1-5h、1-10h和1-15h，固溶后在10-30℃的温水中淬火。
进一步地，步骤(4)所述的交叉轧制为：第一道次轧制压下量为30-40％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为20-30％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为10-20％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为40-60％，轧制方向沿水平方向顺时针旋180°，每道次轧制前，在250-300℃下保温5-20min。
进一步地，步骤(5)所述的去应力退火温度为200-300℃，退火时间为5-30min，退火后在10-30℃的温水中淬火。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
本发明提供两种稀土元素铈和钐，微量添加于中高合金含量镁-铝-锡-钙-锰合金中，可以增强合金在NaCl溶液(按质量百分比计，溶液浓度为3.5％)中腐蚀产物膜的稳定性和致密性，阻碍氯离子对合金表面的侵蚀，抑制局部腐蚀，提高合金的耐蚀性。结果表明，合金的析氢速率低至2.8mm/y(详见附图1)。此外，本发明对比分析了锶元素对镁-铝-锡-钙-锰合金耐蚀性的影响，结果表明，锶元素单独添加，合金的析氢速率高达121.0mm/y(详见对比例1)；锶、铈元素复合添加，合金的析氢速率高达214.4mm/y(详见对比例2)。因此，微量锶的加入不利于中高合金含量镁-铝-锡-钙-锰合金耐蚀性的提高。
本发明的制备方法可以有效调控中高合金含量镁-铝-锡-钙-锰合金中第二相的形貌、大小和分布(详见附图2)。细小且弥散分布的第二相可以增加变形过程中第二相与镁基体之间的协调性，减少应力集中，从而显著提高镁-铝-锡-钙-锰合金的塑性变形能力，在室温条件下合金的断裂延伸率不低于24％。
本发明的制备方法可以得到均匀的细晶组织(晶粒尺寸约2.3μm，详见附图3)。在细晶强化的作用下，镁-铝-锡-钙-锰合金的强度可以得到极大地提升，在室温条件下，合金的屈服强度不低于239MPa，抗拉强度不低于301MPa。
综上，本发明提供了一种耐蚀高强塑性镁合金及其制备方法，实现了镁-铝-锡-钙-锰合金耐蚀性与力学性能的协同提升。通常来说，镁合金的耐蚀性与强度等力学性能难以兼容，本发明获得的镁合金在具备高强塑性(屈服强度不低于239MPa，抗拉强度不低于301MPa，断裂延伸率不低于24％)的同时，耐蚀性(析氢速率低至2.8mm/y)超过大多数报导的镁合金。
附图说明
图1为实施例1～3与对比例1、2获得的镁合金耐蚀性对比情况；
图2为实施例1获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.05Ce合金中CaMgSn相形貌；
图3为实施例1获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.05Ce合金中晶粒尺寸分布。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
以Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.05Ce合金为例(按照成分质量百分比为：Al：4.5％，Sn：1.5％，Ca：0.5％，Mn：0.02％，Ce：0.05％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁，其制备方法如下：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯Mg、商业纯Al、商业纯Sn、Mg-25Ca中间合金、Mg-2Mn中间合金和Mg-30Ce中间合金混合在600-680℃下熔化，再在650-680℃下搅拌5min并且保温5min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在20℃，凝固冷速为300K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为4mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，预轧制的压下量为20％，轧制方向定义为水平方向，轧制前300℃下预热20min，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，固溶温度分别为400℃、450℃和500℃，固溶时间分别为5h、1h和15h，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，交叉轧制分为四道次，第一道次轧制压下量为40％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为30％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为20％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为40％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转180°，每道次轧制前，在250℃下保温20min，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，退火温度为200℃，退火时间为30min，退火后在10℃的温水中淬火，获得耐蚀高强塑性Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.05Ce合金。合金的析氢速率低至9.0mm/y。
实施例2
以Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.05Sm合金为例(按照成分质量百分比为：Al：4.5％，Sn：1.5％，Ca：0.5％，Mn：0.02％，Sm：0.05％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁，其制备方法如下：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯Mg、商业纯Al、商业纯Sn、Mg-25Ca中间合金、Mg-2Mn中间合金和Mg-35Sm中间合金混合在680-710℃下熔化，再在660-700℃下搅拌10min并且保温30min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在40℃，凝固冷速为100K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为10mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，预轧制的压下量为2％，轧制方向定义为水平方向，轧制在室温下进行，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，固溶温度分别为300℃、350℃和450℃，固溶时间分别为1h、10h和1h，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，交叉轧制分为四道次，第一道次轧制压下量为30％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为20％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为10％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为60％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转180°，每道次轧制前，在300℃下保温5min，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，退火温度为300℃，退火时间为5min，退火后在30℃的温水中淬火，获得耐蚀高强塑性Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.05Sm合金。合金的析氢速率低至2.8mm/y。
实施例3
以Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sm合金为例(按照成分质量百分比为：Al：4.5％，Sn：1.5％，Ca：0.5％，Mn：0.02％，Ce：0.025％，Sm：0.025％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁)，其制备方法如下：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯Mg、商业纯Al、商业纯Sn、Mg-25Ca中间合金、Mg-2Mn中间合金、Mg-30Ce中间合金和Mg-35Sm中间合金混合在600-680℃下熔化，再在650-660℃下搅拌5min并且保温10min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在25℃，凝固冷速为164K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为6mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，预轧制的压下量为4％，轧制方向定义为水平方向，轧制在室温下进行，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，固溶温度分别为375℃、420℃和480℃，固溶时间分别为2h、3h和10h，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，交叉轧制分为四道次，第一道次轧制压下量为33％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为25％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为20％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为50％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转180°，每道次轧制前，在275℃下保温10min，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，退火温度为250℃，退火时间为20min，退火后在25℃的温水中淬火，获得耐蚀高强塑性Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sm合金。合金的析氢速率低至5.9mm/y。
对比例1
以Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.05Sr合金为例(按照成分质量百分比为：Al：4.5％，Sn：1.5％，Ca：0.5％，Mn：0.02％，Sr：0.05％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁)，其制备方法如下：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯Mg、商业纯Al、商业纯Sn、Mg-25Ca中间合金、Mg-2Mn中间合金和Mg-20Sr中间合金混合在600-680℃下熔化，再在650-680℃下搅拌5min并且保温5min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在20℃，凝固冷速为300K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为4mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，预轧制的压下量为20％，轧制方向定义为水平方向，轧制前300℃下预热20min，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，固溶温度分别为400℃、450℃和500℃，固溶时间分别为5h、1h和15h，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，交叉轧制分为四道次，第一道次轧制压下量为40％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为30％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为20％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为40％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转180°，每道次轧制前，在250℃下保温20min，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，退火温度为200℃，退火时间为30min，退火后在10℃的温水中淬火，获得低耐蚀Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.05Sr合金。合金的析氢速率高达121.0mm/y。
对比例2
以Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金为例(按照成分质量百分比为：Al：4.5％，Sn：1.5％，Ca：0.5％，Mn：0.02％，Ce：0.025％，Sr：0.025％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁)，其制备方法如下：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯Mg、商业纯Al、商业纯Sn、Mg-25Ca中间合金、Mg-2Mn中间合金、Mg-30Ce中间合金和Mg-20Sr中间合金混合在600-680℃下熔化，再在650-660℃下搅拌5min并且保温10min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在25℃，凝固冷速为164K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为6mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，预轧制的压下量为4％，轧制方向定义为水平方向，轧制在室温下进行，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，固溶温度分别为375℃、420℃和480℃，固溶时间分别为2h、3h和10h，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，交叉轧制分为四道次，第一道次轧制压下量为33％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为25％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为20％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为50％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转180°，每道次轧制前，在275℃下保温10min，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，退火温度为250℃，退火时间为20min，退火后在25℃的温水中淬火，获得低耐蚀Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金。合金的析氢速率高达214.4mm/y。
实施例4
以Mg-5Al-2.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Ce合金为例(按照成分质量百分比为：Al：5％，Sn：2.5％，Ca：0.5％，Mn：0.2％，Ce：0.05％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁，其制备方法如下：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯Mg、商业纯Al、商业纯Sn、Mg-25Ca中间合金、Mg-2Mn中间合金和Mg-30Ce中间合金混合在600-680℃下熔化，再在650-680℃下搅拌5min并且保温5min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在20℃，凝固冷速为300K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为4mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，预轧制的压下量为20％，轧制方向定义为水平方向，轧制前300℃下预热20min，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，固溶温度分别为400℃、450℃和500℃，固溶时间分别为5h、1h和15h，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，交叉轧制分为四道次，第一道次轧制压下量为40％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为30％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为20％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为40％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转180°，每道次轧制前，在250℃下保温20min，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，退火温度为200℃，退火时间为30min，退火后在10℃的温水中淬火，获得耐蚀高强塑性Mg-5Al-2.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Ce合金。合金的析氢速率低至7.6mm/y。
实施例5
以Mg-5Al-2Sn-1Ca-0.02Mn-0.02Sm合金为例(按照成分质量百分比为：Al：5％，Sn：2％，Ca：1％，Mn：0.02％，Sm：0.02％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁，其制备方法如下：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯Mg、商业纯Al、商业纯Sn、Mg-25Ca中间合金、Mg-2Mn中间合金和Mg-35Sm中间合金混合在680-710℃下熔化，再在660-700℃下搅拌10min并且保温30min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在40℃，凝固冷速为100K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为10mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，预轧制的压下量为2％，轧制方向定义为水平方向，轧制在室温下进行，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，固溶温度分别为300℃、350℃和450℃，固溶时间分别为1h、10h和1h，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，交叉轧制分为四道次，第一道次轧制压下量为30％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为20％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为10％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为60％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转180°，每道次轧制前，在300℃下保温5min，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，退火温度为300℃，退火时间为5min，退火后在30℃的温水中淬火，获得耐蚀高强塑性Mg-5Al-2Sn-1Ca-0.02Mn-0.02Sm合金。合金的析氢速率低至8.4mm/y。
上述实施例提供两种稀土元素铈和钐，微量添加于中高合金含量镁-铝-锡-钙-锰合金中，可以增强合金在NaCl溶液(按质量百分比计，溶液浓度为3.5％)中腐蚀产物膜的稳定性和致密性，阻碍氯离子对合金表面的侵蚀，抑制局部腐蚀，提高合金的耐蚀性。结果表明，合金的析氢速率低至2.8mm/y(详见附图1)。
上述实施例的制备方法可以有效调控中高合金含量镁-铝-锡-钙-锰合金中第二相的形貌、大小和分布(详见附图2)。细小且弥散分布的第二相可以增加变形过程中第二相与镁基体之间的协调性，减少应力集中，从而显著提高镁-铝-锡-钙-锰合金的塑性变形能力，在室温条件下合金的断裂延伸率不低于24％。此外，上述实施例的制备方法可以得到均匀的细晶组织(晶粒尺寸约2.3μm，详见附图3)。在细晶强化的作用下，镁-铝-锡-钙-锰合金的强度可以得到极大地提升，在室温条件下，合金的屈服强度不低于239MPa，抗拉强度不低于301MPa。
综上，上述实施例提供了一种耐蚀高强塑性镁合金及其制备方法，实现了镁-铝-锡-钙-锰合金耐蚀性与力学性能的协同提升。通常来说，镁合金的耐蚀性与强度等力学性能难以兼容，上述实施例获得的镁合金在具备高强塑性的同时，耐蚀性超过大多数报导的镁合金。

Claims (8)

1.一种耐蚀高强塑性镁合金，其特征在于，按照成分质量百分比计，所述的镁合金由如下成分组成：铝为4-6％、锡为1-3％、钙为0.1-2％、锰为0.01-0.5％、稀土为0.01-0.2％，不可避免的杂质≤0.02％，余量为镁。
2.根据权利要求1所述的一种耐蚀高强塑性镁合金，其特征在于，所述的稀土为铈或钐的任意组合，铈为0-0.1％、钐为0-0.1％。
3.根据权利要求1和2所述的一种耐蚀高强塑性镁合金，其特征在于，所述的铝为4.5-5％、锡为1.5-2.5％、钙为0.5-1.5％、锰为0.02-0.2％、所述的稀土为0.02-0.05％。
4.一种耐蚀高强塑性镁合金的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(1)在氩气保护下，按照成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡、镁-钙中间合金、镁-锰中间合金、镁-铈中间合金、镁-钐中间合金混合在600-710℃下熔化，再在650-700℃下搅拌5-10min并且保温5-30min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在20-40℃，凝固冷速为100-300K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为4-10mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯进行预轧制，获得预轧制镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的预轧制镁合金板坯进行梯度固溶，获得固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的固溶态镁合金板坯进行交叉轧制，获得轧制态镁合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的轧制态镁合金板坯进行去应力退火，获得耐蚀高强塑性镁合金。
5.根据权利要求4所述的一种耐蚀高强塑性镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的预轧制的压下量为2-20％，轧制方向定义为水平方向，轧制前在20-300℃下预热2-20min。
6.根据权利要求4所述的一种耐蚀高强塑性镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的梯度固溶为：分别在300-400℃、350-450℃和450-500℃固溶1-5h、1-10h和1-15h，固溶后在10-30℃的温水中淬火。
7.根据权利要求4所述的一种耐蚀高强塑性镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的交叉轧制为：第一道次轧制压下量为30-40％，轧制方向沿水平方向，第二道次轧制压下量为20-30％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，第三道次轧制压下量为10-20％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，第四道次轧制压下量为40-60％，轧制方向沿水平方向顺时针旋180°，每道次轧制前，在250-300℃下保温5-20min。
8.根据权利要求4所述的一种耐蚀高强塑性镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的去应力退火温度为200-300℃，退火时间为5-30min，退火后在10-30℃的温水中淬火。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116200637A (zh) * 2023-01-06 2023-06-02 吉林大学 一种室温高成形性低稀土含量镁合金及其制备方法

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1257528A (en) * 1984-04-27 1989-07-18 Nippon Mining Company Limited Method of manufacturing rolled titanium alloy sheets
CN1515696A (zh) * 2003-01-07 2004-07-28 死海镁有限公司 高强度抗蠕变镁基合金
CN1584091A (zh) * 2003-08-06 2005-02-23 爱信精机株式会社 具有优良的耐热性、铸造性的低成本的铸造用耐热镁合金
WO2005118900A1 (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Ryobi Ltd. 耐クリープマグネシウム合金
CN101255518A (zh) * 2008-05-21 2008-09-03 中国科学院长春应用化学研究所 一种含富钇稀土高强耐蚀Mg-Al-Mn压铸镁合金
CN101569892A (zh) * 2009-05-21 2009-11-04 上海交通大学 Az31镁合金异步纵横交叉轧制方法
CA2794968A1 (en) * 2010-03-29 2011-10-06 Korea Institute Of Industrial Technology Magnesium-based alloy for high temperature and manufacturing method thereof
WO2015126054A1 (ko) * 2014-02-21 2015-08-27 서울대학교 산학협력단 마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법
CN105018812A (zh) * 2015-07-07 2015-11-04 河南科技大学 一种耐热镁合金及其制备方法
KR20160120688A (ko) * 2016-08-29 2016-10-18 서울대학교산학협력단 마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법
CN106282706A (zh) * 2015-06-03 2017-01-04 张家港市鸿嘉数字科技有限公司 一种稀土耐蚀镁合金
CN106834846A (zh) * 2016-12-23 2017-06-13 吉林大学 一种多元耐热耐蚀镁合金及制备方法
CN107250402A (zh) * 2015-02-26 2017-10-13 株式会社栗本铁工所 耐热镁合金
CN108330365A (zh) * 2018-02-06 2018-07-27 山西银光华盛镁业股份有限公司 一种高阻燃变形镁合金及其制备方法
CN109628809A (zh) * 2019-01-15 2019-04-16 吉林大学 一种Mg-Al系多元镁合金及其亚快速凝固制备方法
CN111607727A (zh) * 2020-05-21 2020-09-01 东北大学 一种Ce和Ca元素协同强化的低成本变形镁合金及其制备方法
CN112853185A (zh) * 2021-01-08 2021-05-28 吉林大学 一种低温超塑性低合金含量镁合金及其制备方法
CN113355573A (zh) * 2021-07-06 2021-09-07 西安交通大学 一种高强度高耐蚀稀土镁合金及其制备方法

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1257528A (en) * 1984-04-27 1989-07-18 Nippon Mining Company Limited Method of manufacturing rolled titanium alloy sheets
CN1515696A (zh) * 2003-01-07 2004-07-28 死海镁有限公司 高强度抗蠕变镁基合金
CN1584091A (zh) * 2003-08-06 2005-02-23 爱信精机株式会社 具有优良的耐热性、铸造性的低成本的铸造用耐热镁合金
JP2005068550A (ja) * 2003-08-06 2005-03-17 Aisin Seiki Co Ltd 耐熱性、鋳造性に優れ、安価な鋳造用耐熱マグネシウム合金
WO2005118900A1 (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Ryobi Ltd. 耐クリープマグネシウム合金
CN101255518A (zh) * 2008-05-21 2008-09-03 中国科学院长春应用化学研究所 一种含富钇稀土高强耐蚀Mg-Al-Mn压铸镁合金
CN101569892A (zh) * 2009-05-21 2009-11-04 上海交通大学 Az31镁合金异步纵横交叉轧制方法
CA2794968A1 (en) * 2010-03-29 2011-10-06 Korea Institute Of Industrial Technology Magnesium-based alloy for high temperature and manufacturing method thereof
WO2015126054A1 (ko) * 2014-02-21 2015-08-27 서울대학교 산학협력단 마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법
CN107250402A (zh) * 2015-02-26 2017-10-13 株式会社栗本铁工所 耐热镁合金
CN106282706A (zh) * 2015-06-03 2017-01-04 张家港市鸿嘉数字科技有限公司 一种稀土耐蚀镁合金
CN105018812A (zh) * 2015-07-07 2015-11-04 河南科技大学 一种耐热镁合金及其制备方法
KR20160120688A (ko) * 2016-08-29 2016-10-18 서울대학교산학협력단 마그네슘 합금 판재 및 이의 제조방법
CN106834846A (zh) * 2016-12-23 2017-06-13 吉林大学 一种多元耐热耐蚀镁合金及制备方法
CN108330365A (zh) * 2018-02-06 2018-07-27 山西银光华盛镁业股份有限公司 一种高阻燃变形镁合金及其制备方法
CN109628809A (zh) * 2019-01-15 2019-04-16 吉林大学 一种Mg-Al系多元镁合金及其亚快速凝固制备方法
CN111607727A (zh) * 2020-05-21 2020-09-01 东北大学 一种Ce和Ca元素协同强化的低成本变形镁合金及其制备方法
CN112853185A (zh) * 2021-01-08 2021-05-28 吉林大学 一种低温超塑性低合金含量镁合金及其制备方法
CN113355573A (zh) * 2021-07-06 2021-09-07 西安交通大学 一种高强度高耐蚀稀土镁合金及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116200637A (zh) * 2023-01-06 2023-06-02 吉林大学 一种室温高成形性低稀土含量镁合金及其制备方法

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