CN115652156A - 一种新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及金属材料技术领域，具体涉及一种新型Mg‑Gd‑Li‑Y‑Al合金及其制备方法。该合金包括化学成分如下质量百分比的各组分：Gd：3.00~6.00wt.%；Y：0.5‑1.5wt.%；Li：0～5.3wt.%，但不包括0和5.3；Al：0.6～2wt.%；Zr：0～0.1wt.%；余量为Mg以及不可避免的杂质。该合金的制备方法中，包括将金属原料的熔体进行离心铸造，并以亚快速凝固的方式冷却成型的步骤，结合离心铸造和亚快速凝固的优势，可以有效抑制合金中轻元素Li和重元素Gd、Y的重力偏析问题，得到的镁合金其初晶α‑Mg相晶粒直径为4‑18μm，二次枝晶间距为1.3‑4.6μm，第二相Al₂(Gd,Y)相达到纳米级80‑200nm且均匀弥散分布，Mg₃(Gd,Y)相的厚度小于700nm，显著提高了合金的综合压缩力学性能。该合金压缩强度401‑490MPa，屈服强度121‑150MPa，断裂压缩率14.9‑25.0%，密度1.40‑1.62g/cm³，弹性模量为51.1‑53.3GPa。

Description

一种新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金及其制备方法

技术领域

本申请涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金及其制备方法。

背景技术

轻质结构材料在汽车和航空航天工业领域具有重要需求，推动了铝合金和镁合金以及包括挤压、焊接和铸造工艺在内的加工技术的研发。在金属材料领域，镁合金是最轻的工程结构材料，其比重为1.7g/cm³，约为铝合金的2/3，锌合金的1/3，钢铁的1/4，因而在轻量化方面，镁合金具有难以替代的显著优势。

镁锂基合金是一种新开发的密度最低的金属工程材料，其密度比普通镁合金低15-25%，比铝合金低50%左右。该合金具有高比强度、高比弹性模量、良好的电磁屏蔽性能和阻尼性能，是武器、航空航天、汽车、电子等领域的理想材料。Mg-Li二元合金的晶体结构取决于Li元素的添加浓度，当Li元素浓度增至约为5.3wt%时，合金的结构开始从六方密排(HCP)的α-Mg转变为体心立方(BCC)的β-Li。β-Li的存在虽然可以极大地提高了Mg-Li合金的变形能力，但合金的强度偏低，时效强化效果不明显。这是因为亚稳态强化相MgAlLi₂和MgLi₂Zn分别存在于Mg-Li-Al和Mg-Li-Zn中。在Mg-Li-Al合金中，亚稳强化相MgAlLi₂在50-70℃下分解为AlLi，属于软化相。随着合金中锂含量的增加，软化现象变得严重，软化温度始终低于普通镁合金。随着科技的发展，航天航空和交通工具的速度越来越高，所需动力功率也越来越大，构件需具备较强的稳定可靠性和耐热性能，因此对镁锂合金的强度、抗弹性变形能力以及强韧性等都提出了更高的要求。

但是镁锂合金本身存在强度不够高、弹性模量较低和热稳定性差，难以达到航天航空、交通和海洋领域中零件设备的使用标准，此外，大量添加Li元素会造成镁锂合金的成本增加，限制了其在高科技领域中应用的扩大化。因此，开发高强和弹性模量并降低合金的造价是镁合金发展的重要方向。

发明内容

本申请所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种具有高压缩强度、高刚度和塑性的新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金。

本申请所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状提供一种上述合金的制备方法，利用真空离心铸造和亚快速凝固的优势克服了合金中轻元素Li、重元素Gd和Y的重力偏析行为，无需后续的机加工及热处理工艺，既可获得具有高压缩强度和塑性的镁合金，缩短了加工流程，降低了生产成本，提高了生产效率。

双相Mg-Li合金的强度偏低且强化相MgAlLi₂属于软化相，因此，现有的双相Mg-Li合金的压缩强度和刚度都偏低。本申请通过降低Li含量获得α-Mg单相镁合金且通过加入Gd，Y和Al元素形成的第二相Mg3(Gd,Y)和Al2(Gd,Y)、AlLi等耐高温相和硬化相显著提高了合金的压缩强度和刚度。同时该合金通过离心铸造和亚快速凝固相结合技术使α-Mg单相镁合金继承了双相Mg-Li合金的高塑性。

传统的铸造过程Al2(Gd,Y)相容易偏聚在晶界附近，导致Al2(Gd,Y)相非常粗大甚至达到几十微米，对合金压缩强度非常不利且后续热处理过程中无法固溶到晶粒内部。本申请通过离心铸造结合亚快速凝固的制备方法明显细化Al2(Gd,Y)相且使其弥散分布，这对后续热处理稳定晶粒尺寸非常重要。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案为：

第一方面，本申请提供一种新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金，包括化学成分如下质量百分比含量的各组分：Gd：3.00~6.00wt.%；Y：0.5-1.5wt.%；Li：0～5.3wt.%，但不包括0和5.3；Al：0.6～2wt.%；Zr：0～0.1wt.%；余量为Mg以及不可避免的杂质，其中杂质含量小于0.048wt.%。

优选的，该合金包括化学成分如下质量百分比含量的各组分：Gd：3.00~6.00wt.%；Y：0.6-1.5wt.%；Li：1～5.3wt.%，包括1但不包括5.3；Al：0.1～2wt.%；Zr：0～0.1wt.%；余量为Mg以及不可避免的杂质，其中杂质含量小于0.048wt.%。

根据本申请的技术方案，利用合金中各个元素的含量和配比，获得一种高强度、高刚度和塑性的镁合金；其中，Li元素的添加含量设计以及与其他合金元素的组合协同，是保证该镁锂合金获得较强的比强度和比刚度、符合现在轻量化的要求的前提。Li元素的添加含量设计保证合金基体处于α-Mg单相区，使合金具有较高的压缩强度和压缩塑性；Gd，Y和Al元素的加入，生成了第二相Mg3(Gd,Y)和Al2(Gd,Y)相、AlLi相，保障了镁锂合金具有高压缩强度和高刚度；Zr元素的加入可以细化镁合金的晶粒。

通过Li元素的含量设计，使该合金处于α-Mg单相区，其铸态组织包括初晶α-Mg相、晶界第二相Mg₃(Gd,Y)和Al₂(Gd,Y)相、AlLi相。

优选的，该合金的压缩性能满足：压缩强度达到300-490Mpa，屈服强度达103-150MPa，断裂压缩率达6.7-25.0%，密度为1.40-1.62g/cm³，弹性模量为49.1-53.3GPa。

优选的，所述α-Mg相的晶粒尺寸为4-18μm，体积分数为89%-94.8%；Mg₃(Gd,Y)相的厚度小于700nm，体积分数为5%-10%；Al₂(Gd,Y)相的尺寸为80-200nm，体积分数为0.2%-1%，二次枝晶间距1.3-4.6μm。

优选的，通过合理设计组分并选取制备方法，该新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金的性能满足：压缩强度401-490MPa，屈服强度121-150MPa，断裂压缩率14.9-25.0%，密度1.40-1.62g/cm³，弹性模量为51.1-53.3GPa。

第二方面，本申请提供一种制备上述新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金的方法，该方法包括如下步骤：将金属原料的熔体进行离心铸造，并以亚快速凝固的方式冷却成型。

根据本申请的技术方案，在离心铸造的过程中使金属液以亚快速凝固的方式实现快速冷却成型，离心铸造可以显著改善合金中轻元素Li和重元素Gd、Y因为重力问题导致的偏析问题，使各元素均匀弥散分布；亚快速凝固增加了金属液的过冷度，细化了合金的晶粒、枝晶和共晶相，提高了合金元素的固溶度，有利于获得第二相少量且弥散分布的合金组织，有利于合金力学性能及压缩率的提升。

离心铸造和亚快速相结合的技术，除了可以明显降低轻元素Li和重元素Gd和Y的重力偏析行为，还可以细化晶粒以提高新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金的压缩强度、刚度和塑性。此外，离心铸造和亚快速相结合的技术还可以细化第二相进一步提高合金的压缩强度和压缩塑性，使纳米级Al2(Gd,Y)相更好的发挥强化和稳定晶界的作用。

进一步的，该方法还包括原材料的准备步骤，具体包括：

S11按照组分计算并称量所需的金属原料；原料可以是单一的金属原料或者中间合金；

S12将步骤S11称取的金属原料进行预热，随后，在保护气氛下，将原料混合采用真空熔炼、浇注得到母合金锭；

S13将步骤S12中得到的母合金锭置于坩埚中，抽真空并通入惰性气体进行保护，真空度介于10^-1-10^-3Pa，熔炼温度在740~800℃，保温2-40min使原料充分熔化。

进一步的，该方法中，离心铸造过程包括以下步骤：

S21在保护气氛下，真空离心转速为100-1200r/min，待S13中的原材料全部熔化后降温至720℃静置保温20-30分钟，以保证金属液中各个元素的均匀扩散及杂质的充分分离；

S22随后进行真空离心浇注，浇注温度为670~720℃，浇注后使金属液以亚快速凝固的方式快速冷却成型。

进一步的，上述亚快速凝固的实现方式可以有多种：比如水冷铜模、薄带连铸、压铸件、粗粉末雾化、喷射成形、半固态铸造激光表面熔化、离子体表面熔化、雾化沉积等。

为了进一步细化组织、减少偏析，进而提高制备的镁合金的压缩性能，限定亚快速凝固的冷却速率为1.0×10²-4.0×10²℃/s。

本申请的有益效果在于：

1、Li元素较轻，熔炼过程中通常会漂浮在熔体上方导致严重的成分偏析。而Gd和Y元素较重，熔炼过程中通常会下沉到熔体底部而导致严重的成分偏析。为了防止重力偏析本发明设计了真空离心铸造和亚快速凝固相结合的方法，成功克服了三种元素的重力偏析。

2、该合金体系中添加的Gd，Li，Y和Al，将Mg-RE系合金与Mg-Li系合金体系的优点有效结合，既继承了Mg-RE合金高强度和耐高温的特点，又借助Li密度低的特性有效降低了合金密度，提高了合金刚度，符合镁合金高强轻质合金的发展方向。本发明所设计的Mg-Gd-Li-Y-Al合金体系，控制Li的含量小于5.3wt.%，同时在制备过程中降低了Li元素的损耗，从而降低了合金的成本，获得α-Mg单相镁合金。该合金克服了双相合金强度低，同时通过细化组织又继承了双相Mg-Li合金的高塑性的特点。

3、Al₂(Gd,Y)相是镁合金中重要的晶粒细化剂，并起到稳定晶界的作用，对于合金后续热处理防止晶粒长大起到重要作用，但是传统的铸造合金由于成分偏析往往富集形成几微米甚至几十微米级的Al₂(Gd,Y)相，使得Al元素的加入具有危害作用，然而本发明的离心铸造和亚快速凝固可以有效降低成分偏析，有效细化Al₂(Gd,Y)相，使其大小达到纳米级。

4、本发明采用合金化，结合离心铸造和亚快速凝固的优点来制备合金，无需通过形变硬化和后续的热处理来改善合金的力学性能，解决了传统合金制备方法工艺工序步骤多、生产效率低的问题，节约了工艺成本。

5、本发明提供的一种高强度刚度的镁合金材料及其制备方法，拓宽了高强度镁合金的产业化生产。

附图说明

图1为本申请实施例1中亚快速凝固后铸态Mg-Gd-Li-Y-Al合金的金相组织图；

图2为本申请实施例1中亚快速凝固后铸态Mg-Gd-Li-Y-Al合金的电子扫描背散组织图；

图3为本申请实施例1中亚快速凝固后铸态Mg-Gd-Li-Y-Al合金的压缩应力-应变曲线。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例，对本申请的技术特征和优点作更详细的说明，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

Mg-Gd-Li-Y-Al合金中各元素按质量百分计：Gd为4.60%，Li为4.30%，Y为1.00%，Al为0.60%，Zr小于0.1%，余量为Mg。该合金的制备方法如下：

步骤一：原料采用工业纯镁、工业纯Li、Al-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金，按照上述组分计算并称量所需原料的质量；

步骤二：将原料混合置于石墨坩埚中，抽真空，充入氩气，采用电磁感应加热的真空熔炼、浇铸得到母合金锭；

步骤三：将步骤二中的得到的母合金锭粉碎后称取40g放入石墨坩埚中，关闭设备门，洗气，洗气完成后抽真空至10^-1-10^-3Pa左右，充氩气至40Kpa，打开加热电流，先在低加热电流下预热5-10min、然后增大加热电流，加热至740-800℃，保温2-40分钟，然后降温720℃静置保温2-30分钟，加热停止，浇注入铜模具中。

实施例1采用的浇注方式为常规的金属模铸造，将熔体倾倒入铜模具中，获得熔体的冷却速率为8℃/s。实施例1获得的合金，平均晶粒尺寸为109μm和二次枝晶间距32μm，抗压强度为320MPa，压缩屈服强度为109MPa，断裂压缩率为7.20%，刚度为49.6GPa。相比，报道的传统AZ31镁合金，新设计的合金压缩强度和刚度得到明显的提升，因此，新设计合金的形成的第二相Mg₃(Gd,Y)和Al₂(Gd,Y)、AlLi等耐高温相和硬化相可以显著提高合金的压缩强度和刚度。

此外，实施例1中铸造合金上部Gd，Y和Li元素的质量百分数为2.63%，0.5%和6.4%；而合金的下部Gd，Y和Li元素的质量百分数为6.4%，2.4%和2.1%。由于重力的影响，传统铸造合金中Gd和Y元素明显偏析在合金的下部而Li元素明显偏析在合金上部。

实施例2和3

实施例2所述Mg-Gd-Li-Y-Al合金中各元素按质量百分计：Gd为4.60%，Li为1.00%，Y为1.00%，Al为0.60%，Zr小于0.1%，余量为Mg。实施例3所述Mg-Gd-Li-Y-Al合金中各元素按质量百分计：Gd为4.60%，Li为5.20%，Y为1.00%，Al为0.60%，Zr小于0.1%，余量为Mg。与实施例1相比，实施例2和3中的合金成分仅仅Li含量发生变化，分别为1.0wt.%和5.2wt.%。此外实施例2和实施例3与实施例1的制备方法一致，采用常规的金属模铸造，将熔体倾倒入铜模具中，获得熔体的冷却速率为8℃/s。实施例2所获得的合金，平均晶粒尺寸为112μm和二次枝晶间距34μm，抗压强度为300MPa，压缩屈服强度为103MPa，断裂压缩率为7.30%，刚度为49.1GPa。实施例3所获得的合金平均晶粒尺寸为110μm和二次枝晶间距30μm，抗压强度为332MPa，压缩屈服强度为118MPa，断裂压缩率为6.7%，刚度为50.3GPa。

实施例2和3所述合金同样比报道的传统AZ31镁合金压缩强度和刚度有大幅度提升。因此，因此Li的含量可以适当微调到1wt.%-5.2wt.%

实施例4

Mg-Gd-Li-Y-Al合金中各元素按质量百分计：Gd为4.60%，Li为4.30%，Y为1.00%，Al为0.60%，Zr小于0.1%，余量为Mg。该合金的制备方法如下：

步骤一：原料采用工业纯镁、工业纯Li、Al-Zr中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金，按照上述组分计算并称量所需原料的质量；

步骤二：将原料混合置于石墨坩埚中，抽真空，充入氩气，采用电磁感应加热的真空熔炼、浇注得到母合金锭；

步骤三：将步骤二中的得到的母合金锭粉碎后称取40g放入石墨坩埚中，关闭设备门，洗气，洗气完成后抽真空至10^-1-10^-3Pa左右，充氩气至40KPa，打开加热电流，先在低加热电流下预热5-10min、然后增大加热电流，加热至740-800℃，保温2-40分钟，然后降温至720℃静置保温2-30分钟，加热停止，下降加热器，启动离心铸造；将液体甩到水冷铜模具中实现亚快速凝固，浇注温度为670~720℃，其冷却速度达到3.8×10²℃/s，离心时间约1min。

实施例4与实施例1的成分基本一致，实施例1为母合金，常规的金属模铸造，冷却速率为8℃/s。实施例4将实施例1的母合金重新熔化，采用的浇注方式为离心甩入水冷铜模中，通过控制冷却水的流速，获得熔体的冷却速率为3.8×10²℃/s；参阅图1-图3可以看出：得到的铸态组织晶粒细密且平均晶粒尺寸为8.0μm，二次枝晶间距1.9μm，第二相均匀弥散分布于镁基体中，共晶相Mg₃Re枝晶平均厚度为580nm，Al₂Re相的尺寸为100nm。而实施例1中晶粒粗大，第二相尺寸明显粗大，Al₂Re相产生明显的晶界富集尺寸达几微米甚至几十微米。与传统铸造方式的实施例1相比，实施例4所述的合金微观组织细化效果显著。得到的镁锂合金的压缩强度为417MPa，屈服强度为130MPa，断裂压缩率为18.0%，刚度为52.2GPa。

通过离心铸造和亚快速凝固相结合可以明显细化晶粒和第二相尺寸，Al₂Re相的尺寸为控制到纳米级并且均匀分布晶界上，由此说明离心铸造和亚快速凝固的制备方法可以有效细化Al2(Gd,Y)相，不仅提高了Mg-Li合金的强度，还为后续热处理阻碍晶界运动起到至关重要的作用。此外，由于新设计的镁锂合金采用离心铸造和亚快速凝相结合的技术，使合金压缩强度和刚度以及塑性都得到明显提高，因此，无需通过形变硬化和后续的热处理来改善合金的力学性能，解决了传统合金制备方法工艺工序步骤多、生产效率低的问题，节约了工艺成本。

此外，实施例4中合金的上部Gd，Y和Li元素的质量百分数为4.50%，0.8%和4.4%；而合金的下部Gd，Y和Li元素的质量百分数为4.8%，1.3%和4.2%。相比实施例1，真空离心铸造和亚快速凝固相结合的方法可以明显改善Gd，Y和Li元素的重力偏析问题。

实施例5

按照实施例4的步骤制备各种配比的快速凝固镁合金材料，实施例5仍然采用铜模加水冷实现亚快速凝固，实施例5的冷却速率为4.0×10²℃/s，但是Gd，Y和Al的含量不同。实施例5相比实施例4，Gd含量增加到6wt.%和Y含量增加到1.5wt.%且冷却速率达到最大的4.0×10²℃/s，镁锂合金的性能达到最优。

实施例6和7

按照实施例4的步骤制备各种配比的快速凝固镁合金材料，实施例6-7仍然采用铜模加水冷实现亚快速凝固，冷却速率为3.8×10²℃/s。相比实施例4的合金成分，实施例6只是Gd的含量为3wt.%，而实施例7只是Y的含量为0.5wt.%。由此可知，Gd和Y含量的稍微降低会稍微降低镁锂合金的压缩力学性能和刚度，但是塑性会稍微增加。结合实施例5、6和7可知，Gd和Y的含量可以适当微调，Gd含量为3wt.%-6wt.%而Y含量为0.5wt.%-1.5wt.%。

实施例8

按照实施例4的步骤制备各种配比的快速凝固镁合金材料，实施例8仍然采用铜模加水冷实现亚快速凝固，冷却速率为3.8×10²℃/s。相比实施例4，实施例8只是Al的含量增加到2wt.%。由此可知，Al含量的增加也可以稍微提高镁锂合金的压缩力学性能和刚度，但是同样塑性会稍微变低。结合实施例1和实施例8可知，Al的含量可以适当微调，Al含量为0.6wt.%-2wt.%。

实施例9

按照实施例4的步骤制备各种配比的快速凝固镁合金材料，实施例9仍然采用铜模加水冷实现亚快速凝固，但是冷却速率为1.0×10²℃/s。相比实施例4，实施例9所提供的合金晶粒尺寸和第二相稍微粗化，因此实施例9所提供的合金综合压缩性能，刚度在一定程度上得到降低。但是，相比实施例1的传统重力铸造合金，其综合性能以及刚度仍然得到大幅度提高。结合实施例5和实施例9可知，本发明的亚快速冷却速率可以在1.0×10²℃/s-4.0×10²℃/s适当调节。

对比例1-3

与实施例1的铸造方式一致，常规的金属模铸造，将熔体倾倒入铜模具中，获得熔体的冷却速率为8℃/s，仅合金中的组分Li元素含量不同，其他组分及含量一致，其组分重量百分比和力学性能参数见表1。此外，对比例1不添加Li元素，其弹性模量较低，仅为44.5GPa且断裂压缩率较低为6.3%。而对比例2，Li含量增加到0.5wt.%，压缩强度提升不大仅为278MPa且刚度也仅仅为45.9GPa。对比例3添加6wt.%的Li元素，会形成双相α-Mg相和β-Li相，合金的压缩强度会降低，但是由于β-Li相的出现，断裂压缩率提高到12.2%。

通过对比例1-3可知，不添加或少量添加Li时，Mg合金的刚度明显降低且压缩性能也会降低。通过实施例2可知，本申请中可以添加1wt.%Li提高刚度和压缩强度。而添加6wt.%的Li时，Mg-Li合金为双相合金其主要第二相MgAlLi₂相强化效果不佳且耐高温性也差。此外，β-Li相的存在提高了合金塑性，但是整体的综合压缩性能仍然较低。结合先前的研究可知当Li含量为5.3wt.%时，β-Li相就会存在并且Li含量的增加会显著提高Mg-Li合金的成本。因此，本发明Li的含量控制在0wt.%-5.3wt.%，但不包括0和5.3；更优选的，将Li的含量控制在1wt.%-5.3wt.%，以获取更佳的力学性能。此外，本发明中实施例4所提供的离心铸造结合亚快速凝固制备的新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金著提高了合金的压缩强度和刚度又继承了双相Mg-Li合金高塑性。

对各实施例及对比例的加工试样进行各方面力学性能测试，压缩测试是在微机控制GOTECH电子万能试验机上进行的，在室温下使用1.0*10^-3s^-1的恒定应变速率获得各加工试样的屈服强度、抗压强度及压缩率。

实验中，对合金进行微观组织的观察和分析主要包括：对铸态合金的金相组织观察分析、对试样的显微组织进行扫描电镜分析及能谱分析等。

其中，金相显微组织分析采用德国徕卡DM4000M金相显微镜光学显微镜观察，显微组织采用飞纳G5扫描电镜配备INCA能谱分析。

将各加工试样的性能参数列于下表。

表1 各镁合金试样的力学性能表

从上表可以看出，本发明所采用的镁合金制备工艺，具有工艺简单、应用范围广、成品性能优异等优点；获得的新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金，具有优良的压缩性能，满足海洋等军事领域高压缩强度高模轻量化材料的需求。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种新型Mg-Gd-Li-Y-Al合金，其特征在于，包括化学成分如下质量百分比含量的各组分：Gd：3.00~6.00wt.%；Y：0.5-1.5wt.%；Li：0～5.3wt.%，但不包括0和5.3；Al：0.6～2wt.%；Zr：0～0.1wt.%；余量为Mg以及不可避免的杂质；该合金处于α-Mg单相区，其铸态组织包括初晶α-Mg相、晶界第二相Mg₃(Gd,Y)和Al₂(Gd,Y)相、AlLi相。

2.根据权利要求1所述的高强度镁锂合金，其特征在于，包括化学成分如下质量百分比含量的各组分：Gd：3.00~6.00wt.%；Y：0.5-1.5wt.%；Li：1～5.3wt.%，包括1但不包括5.3；Al：0.6～2wt.%；Zr：0～0.1wt.%；余量为Mg以及不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的Mg-Gd-Li-Y-Al合金，其特征在于，所述α-Mg相的晶粒尺寸为4-18μm，体积分数为89%-94.8%；Mg₃(Gd,Y)相的厚度小于700nm，体积分数为5%-10%；Al₂(Gd,Y)相的尺寸为80-200nm，体积分数为0.2%-1%，二次枝晶间距1.3-4.6μm。

4.根据权利要求1所述的Mg-Gd-Li-Y-Al合金，其特征在于，该合金的性能满足：压缩强度300-490MPa，屈服强度103-150MPa，断裂压缩率6.7-25.0%，密度1.40-1.62g/cm³，弹性模量为49.1-53.3GPa。

5.根据权利要求3所述的Mg-Gd-Li-Y-Al合金，其特征在于，其性能满足：压缩强度401-490MPa，屈服强度121-150MPa，断裂压缩率14.9-25.0%，密度1.40-1.62g/cm³，弹性模量为51.1-53.3GPa。

6.根据权利要求3或5所述的Mg-Gd-Li-Y-Al合金的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：将金属原料的熔体进行离心铸造，并以亚快速凝固的方式冷却成型。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，该方法进一步包括所述原材料的准备，包括以下步骤：

S11按照组分计算并称量所需原料；

S12将步骤S1称取的金属原料进行预热，随后，在保护气氛下，将原料混合采用真空熔炼、浇注得到母合金锭；

S13将步骤S2中得到的母合金锭置于坩埚中，抽真空并通入惰性气体进行保护，真空度介于10^-1-10^-3Pa，熔炼温度在740~800℃，使原料充分熔化。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述离心铸造过程包括：

在保护气氛下，真空离心转速为100-1200r/min，将S13中熔化后的金属液降温至720℃静置保温2-30分钟，随后进行真空离心浇注，浇注温度为670~720℃，使金属液以亚快速凝固的方式冷却成型。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述亚快速凝固的冷却速率为1.0×10²-4.0×10²℃/s。

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