本发明涉及镁合金,尤其涉及一种超高强镁合金及其制备方法和应用。
背景技术:
1、镁合金具有优良的阻尼性能、减震降噪和抗电磁干扰等性能,在汽车工业、通讯电子业和航空航天等领域具有很大的应用前景,但是镁合金的强度偏低,极大地限制了镁合金在工业上的应用。
2、现有技术中常通过改变合金成分或制备工艺以提高镁合金的强度,如申请号为201910784135.2的发明专利中公开了一种高强度镁合金及其制备方法,采用多种元素如li、al、zn、ca、mn、zr、la和ce以提高镁合金性能,所得的镁合金抗拉强度为180~300mpa;申请号为201910784135.2的发明专利中公开了一种低温轧制制备高强度镁合金的方法,所得的镁合金抗拉强度为300~340mpa;申请号为201710090472.4的发明专利中公开了一种往复温轧制备镁合金的方法,所得的镁合金抗拉强度低于350mpa;yantang等人在《materialsscience and engineeringa》(材料科学与工程杂志,2018,712:266-280)上发表的“influence ofextruding temperature andheattreatment process on microstructureand mechanical properties of three structures containingmg-li alloybars(挤压温度和热处理工艺对三种含镁合金棒材组织和力学性能的影响)”一文中,介绍了一种热挤压工艺制备镁合金,所得镁合金抗拉强度为329mpa,比强度为239kn·m/kg。综上,现有技术中通过不同方法制备的镁合金的抗拉强度普遍低于400mpa,比强度低于300kn·m/kg。
3、因此,如何进一步提高镁合金的强度成为现有技术的难题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种超高强镁合金及其制备方法和应用。本发明制备的镁合金的抗拉强度达到500mpa以上,比强度达到300kn·m/kg以上,具有超高强度。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种超高强镁合金的制备方法,所述超高强镁合金包括如下质量百分含量的元素:li 4~6%、al 1.5~2.5%、zn 0.5~1.5%和余量的mg;所述al和zn的总质量百分含量≤3%;
4、所述超高强镁合金的制备方法包括以下步骤:
5、(1)将合金原料进行熔炼,得到合金铸锭;
6、(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭进行均匀化处理,得到均匀化合金;
7、(3)将所述步骤(2)得到的均匀化合金进行热挤压,得到镁合金棒材;所述热挤压的温度为150~250℃,挤压比为16~25;
8、(4)将所述步骤(3)得到的镁合金棒材进行多道次旋锻,得到超高强镁合金;所述多道次旋锻的道次变形量为1~6%;所述多道次旋锻的总变形量为30~80%。
9、优选地,所述步骤(1)中熔炼的温度为650~750℃。
10、优选地,所述步骤(2)中均匀化处理的温度为260~300℃。
11、优选地,所述步骤(2)中均匀化处理的时间为10~15h。
12、优选地,所述步骤(3)中热挤压前将均匀化合金进行预热。
13、优选地,所述预热的温度为150~250℃。
14、优选地,所述预热的时间为20~40min。
15、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备的超高强镁合金。
16、本发明还提供了上述技术方案所述超高强镁合金在汽车、通讯电子和航空航天领域中的应用。
17、本发明提供了一种超高强镁合金的制备方法,所述超高强镁合金包括如下质量百分含量的元素:li 4~6%、al 1.5~2.5%、zn 0.5~1.5%和余量的mg;所述al和zn的总质量百分含量≤3%;所述超高强镁合金的制备方法包括以下步骤:(1)将合金原料进行熔炼,得到合金铸锭;(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭进行均匀化处理,得到均匀化合金;(3)将所述步骤(2)得到的均匀化合金进行热挤压,得到镁合金棒材;所述热挤压的温度为150~250℃,挤压比为16~25;(4)将所述步骤(3)得到的镁合金棒材进行多道次旋锻,得到超高强镁合金;所述多道次旋锻的道次变形量为1~6%;所述多道次旋锻的总变形量为30~80%。本发明提供的镁合金中适量li降低了镁合金的重量,提高了室温延展性,适量al有较强的固溶强化和时效强化作用,提高了镁合金的强度,适量zn通过时效硬化提高了镁合金强度;将合金原料熔炼后进行均匀化处理,使得合金成分均匀,然后进行热挤压,并控制挤压温度和挤压比,减小晶粒尺寸,再进行多道次旋锻,并控制道次变形量及总变形量,使得棒材心部得到变形渗透,进一步细化晶粒,提高镁合金的强度。实施例的结果显示,本发明制备的镁合金的晶粒尺寸在100nm以下,抗拉强度达到500mpa以上,比强度达到300kn·m/kg以上。
1.一种超高强镁合金的制备方法,所述超高强镁合金包括如下质量百分含量的元素:li 4~6%、al 1.5~2.5%、zn 0.5~1.5%和余量的mg;所述al和zn的总质量百分含量≤3%;
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中熔炼的温度为650~750℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中均匀化处理的温度为260~300℃。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中均匀化处理的时间为10~15h。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中热挤压前将均匀化合金进行预热。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述预热的温度为150~250℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,所述预热的时间为20~40min。
8.权利要求1~7任意一项所述制备方法制备的超高强镁合金。
9.权利要求8所述超高强镁合金在汽车、通讯电子和航空航天领域中的应用。