CN110229984B - 一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度Mg‑Gd‑Er‑Y镁合金及其制备方法，所述合金中各组分的质量百分比为：4～15wt.％Gd，0.2～6wt.％Er，0.2～6wt.％Y，0～4wt.％Ho，0～1wt.％Zr，且Gd+Er+Y+Ho：6.2～20wt.％，余量为Mg和不可避免的杂质。所述镁合金的制备方法包括熔炼、热变形和时效处理三个阶段。本发明通过热变形处理及后续的时效处理，在保留织构的条件下发生部分再结晶实现晶粒细化，形成再结晶组织和织构双相结构，同时在时效过程中析出弥散的强化相，通过织构强化、细晶强化及析出强化的综合作用，使得该变形镁合金具有优良的室温、高温力学性能。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及一种高强度镁合金及其制备方法，具体地，涉及一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金作为目前最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、阻尼减振性好、电磁屏蔽和导热性能强、易切削加工和易于回收等一系列独特的优点，在航空航天、汽车和计算机、通信、消费类电子等结构件产业中的应用潜力巨大。但由于镁合金绝对强度低、塑性差、耐热性差等缺陷严重限制了其在实际工程领域的应用。
Mg-Al系变形镁合金是目前应用最广泛的镁合金合金体系，该系合金具有良好的铸造性能，且可热处理强化，但室温下力学性能较差，同时在高温时主要强化相Mg17Al12易粗化，从而导致在高温力学性能差。
因此，提高镁合金的强度和耐热性是镁合金材料发展的重要课题。对镁合金进行成分优化和热处理工艺优化，开发一种高强耐热镁合金成为镁合金技术人员亟待解决问题。
公开号为107245619A的发明专利申请中公开了一种超高强耐高温镁合金，该合金质量百分比成分为：Gd：8.0-9.6％，Y：1.8-3.2％，Gd含量与Y含量的比值为：3≤Gd/Y≤5，Zr：0.3-0.7％，Ag：0.02-0.5％，Er：0.02-0.3％，Ag含量与Er含量的比值为：1≤Ag/Er≤3，其中Fe≤0.02％，Si≤0.02％，Cu≤0.005％，Ni≤0.003％，杂质总含量不超过0.1％，其余为Mg。该专利中通过添加Ag及Er可制备直径300-630mm的大规格铸锭，并制备出外径达1700mm的构件；该合金在T6态抗拉强度≥470MPa，屈服强度≥400MPa；200℃抗拉强度≥350MPa，屈服强度≥260MPa。但该镁合金中由于Ag的添加，导致Gd，Y等稀土元素在镁合金中的溶解度降低，导致合金均匀化处理后残留大量残留的共晶组织，热塑性加工性能变差，并且含Ag的稀土镁合金在时效处理后，会在基面形成γ’相，γ’相对合金的塑性有很大的削弱。
发明内容
针对现有镁合金的强度低和耐热性能差的问题，本发明的目的是提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金及其制备方法。通过控制镁合金稀土元素含量及比例、热变形工艺参数、时效处理参数，使制备的镁合金发生部分再结晶，在保留部分织构的同时晶粒发生细化，并且通过之后相应的时效处理工艺，进一步提高合金的力学性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，由如下重量百分含量的各元素组成：Gd为4～15wt.％，Er为2～6wt.％，Y为0.2～6wt.％，Ho为0～4wt.％，Zr为0～1wt.％，且Gd、Er、Y和Ho的总量为：6.2～20wt.％，余量为Mg和不可避免的杂质。
优选地，所述镁合金中，Ho为0.5～2wt.％。Ho元素的析出强化作用不如Gd，Y，Er元素，但有利于合金塑性的提高，保证合金具有优越的综合力学性能。
优选地，所述镁合金中，Zr为0.5～1wt.％。Zr元素在镁合金中主要起到细化晶粒的作用，但Zr含量过高时，残留的Zr核反而会对合金的力学性能产生不利的影响。
本发明还提供一种所述的高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金的制备方法，包括依次进行熔炼、热变形处理和时效处理三个过程。
优选地，所述熔炼的具体步骤为：
S1、烘料：将纯镁和镁-钆、镁-铒、镁-钇、镁-钬、镁-锆中间合金在200～240℃下进行预热；
S2、熔镁与加Gd、Er、Y、Ho：在保护气氛下，将烘干后的纯镁熔化；待纯镁完全熔化后，熔体温度回升至730～750℃时加入Mg-Gd中间合金、Mg-Er中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Ho中间合金；其中，Gd、Er、Y、Ho的加入量分别根据Mg-Gd中间合金、Mg-Er中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Ho中间合金中Gd、Er、Y、Ho所占质量百分比及Gd、Er、Y、Ho元素熔炼收得率确定；
S3、加Zr：在保护气氛下，待步骤S2所得熔体的温度到达750～780℃时加入Mg-Zr中间合金，加入量根据Mg-Gd中间合金中Gd所占质量百分比及Gd元素熔炼收得率确定；
S4、铸造：在保护气氛下，待所有合金完全熔化，熔体温度回升至730～750℃时进行搅拌，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼5～10分钟，精炼后升温至780℃静置25～40分钟，静置后待熔体降温至710～740℃后撇去表面浮渣并进行浇铸制得合金锭。
优选地，步骤S1中，所述预热的时间为4小时以上。
优选地，步骤S2中，纯镁完全熔化后，熔体温度回升至730～750℃时依次加入Mg-Gd中间合金、Mg-Er中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Ho中间合金。
优选地，所述保护气氛为SF6和CO2的混合气氛。
优选地，步骤S4中，所述浇铸用钢制模具预先加热至200～240℃。
优选地，所述热变形处理的具体步骤为：
A1、将熔炼得到的合金锭预先在480～540℃条件下固溶2～10小时，70℃温水淬火；
A2、将经步骤A1固溶处理后的铸锭进行热挤压，挤压温度为200℃，挤压比为20:1。
优选地，所述时效处理的具体步骤为：在170～250℃条件下时效2～10h，然后在100～170℃条件下时效10～60h。一级时效温度较高，时间较短，能促进析出相的大量形核，二级时效温度较低，时间较长，能促进析出相的进一步长大，通过双级时效的处理，能让析出相均匀弥散地分散在基体中，保证合金具有良好的力学性能。
本发明通过固溶处理、热变形处理及后续的时效处理，在保留织构的条件下发生部分再结晶实现晶粒细化，形成再结晶组织和织构双相结构，同时在时效过程中析出的弥散强化相使合金强度进一步提高，通过织构强化、细晶强化及析出强化的综合作用，该镁合金具有优良的室温、高温力学性能。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明在传统Mg-Gd-Y合金的基础上添加其他稀土元素，提高其室温强度、塑性及耐热性。
2、本发明通过对镁合金进行热挤压处理及后续时效处理，可以使变形镁合金发生部分再结晶，使合金出现织构组织和再结晶晶粒的双相结构，与完全再结晶的变形合金相比具有更佳的综合力学性能。
3、本发明还提供了一种双级时效的热处理方法，在保证再结晶晶粒不明显长大的条件下促进弥散相的析出，进一步提高合金的力学性能。
4、本申请中加入Ho元素，Ho元素的原子半径与Gd，Er，Y元素接近，时效析出过程中对合金塑性的损害较小。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金及其制备方法，其各组分质量百分含量为：4～15wt.％Gd、0.2～6wt.％Er、0.2～6wt.％Y、0～4％Ho、Zr含量为0～1wt.％、Gd+Er+Y+Ho：6.2～20wt.％、余量为Mg和不可避免的杂质。所述的wt.％是指组分占所配制的合金总质量的百分比。
本发明采用Gd为第一组分，因为Gd在200℃时在Mg固溶体的固溶度为3.82wt.％，为保证合金得到良好的时效析出强化和固溶强度效果，Gd的加入量不低于4wt.％，同时，为避免合金成本和密度增加太多以及合金过分脆化，Gd的加入量不高于15wt.％；采用Er、Y、Ho为第二、三、四组分，可以降低Gd在Mg中的固溶度，从而增加Gd的时效析出强化效应，同时也可以提前时效硬度峰值的出现。同时为降低成本，稀土元素添加量不应过高，Gd+Y+Er+Ho应在6.2wt.％到20wt.％内。采用Zr作为第四组分，以提高合金的韧性和改善合金的工艺性能。
本发明所述的高强度变形镁合金Mg-Gd-Er-Y的制备方法分为三个阶段，其包括依次进行熔炼、热变形和随后的热处理；其中，
所述的熔炼工艺工序在SF6和CO2混合气体条件保护下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、镁-钆、镁-铒、镁-钇、镁-钬、镁-锆中间合金在200～240℃预热4小时；
(2)熔镁：在保护气氛下，采用电阻炉将烘干后的纯镁熔化；
(3)加Gd：在保护气氛下，待纯镁完全熔化后，熔体温度回升至730～750℃时加入Mg-Gd中间合金，加入量根据Mg-Gd中间合金中Gd所占质量百分比及Gd元素熔炼收得率确定；
(4)加Er、Y、Ho：在保护气氛下，待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至730～750℃时加入Mg-Er中间合金，加入量根据Mg-Er中间合金中Er所占质量百分比及Er元素熔炼收得率确定；按照此方式，再加入Mg-Y、Mg-Ho；
(5)加Zr：在保护气氛下，待熔体温度到达750～780℃时加入Mg-Zr中间合金，加入量根据Mg-Zr中间合金中Zr所占质量百分比及Zr元素熔炼收得率确定；
(6)铸造：待所有合金完全熔化，熔体温度回升至730～750℃时搅拌5分钟，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼5～10分钟，精炼后升温至780℃静置25～40分钟，静置后待熔体降温至710～740℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至200～240℃。
所述的热变形工艺工序为：
(1)将熔炼得到的合金锭预先在480～540℃条件下固溶2～10小时，70℃温水淬火。
(2)将固溶处理后的铸锭进行热挤压，挤压温度为200℃，挤压比为20：1。
所述的时效处理工艺工序为：
在170～250℃条件下时效2～10h，而后在100～170℃条件下时效10～60h。时效后进行水淬处理。
实施例1
本实施例提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其各组分质量百分比为：15wt.％Gd、3wt.％Er、2wt.％Y、1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。
Mg-Gd-Er-Y镁合金的制备步骤包括：
1、熔炼
在SF6和CO2混合气体条件保护下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、镁-钆、镁-铒、镁-钇、镁-锆中间合金在200℃预热4小时；
(2)熔镁：在保护气氛下，采用电阻炉将烘干后的纯镁熔化；
(3)加Gd：在保护气氛下，待纯镁完全熔化后，熔体温度回升至750℃时加入Mg-Gd中间合金，加入量根据Mg-Gd中间合金中Gd所占质量百分比及Gd元素熔炼收得率确定；
(4)加Er，Y：在保护气氛下，待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至750℃时加入Mg-Er中间合金；按照此方式，再加入Mg-Y；
(5)加Zr：在保护气氛下，待熔体温度到达780℃时加入Mg-Zr中间合金；
(6)铸造：待所有合金完全熔化，熔体温度回升至750℃时搅拌5分钟，然后在熔体温度升至760℃时不断电精炼10分钟，精炼后升温至780℃静置30分钟，静置后待熔体降温至720℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至200℃。
2、热变形处理
(1)将熔炼得到的合金锭预先在540℃条件下固溶10小时，70℃温水淬火；
(2)将固溶处理后的铸锭进行热挤压，挤压温度为200℃，挤压比为20：1。
3、时效处理
将热变形后得到的合金进行时效处理，时效工艺工序为：在250℃条件下时效10h，而后在170℃条件下时效60h。时效后进行水淬处理。
本实施例制得的高强变形镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为307.4MPa，抗拉强度为340.6MPa，延伸率为5.6％。高温150℃下：屈服强度为252.4MPa，抗拉强度为283.6MPa，延伸率为8.4％。
实施例2
本实施例提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其各组分质量百分比为：10wt.％Gd、5wt.％Er、3wt.％Y、2wt.％Ho、0.5wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。
1、熔炼
在SF6和CO2混合气体条件保护下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、镁-钆、镁-铒、镁-钇、镁-钬、镁-锆中间合金在200℃预热4小时；
(2)熔镁：在保护气氛下，采用电阻炉将烘干后的纯镁熔化；
(3)加Gd：在保护气氛下，待纯镁完全熔化后，熔体温度回升至750℃时加入Mg-Gd中间合金，加入量根据Mg-Gd中间合金中Gd所占质量百分比及Gd元素熔炼收得率确定；
(4)加Er、Y、Ho：在保护气氛下，待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至750℃时加入Mg-Er中间合金；按照此方式，再加入Mg-Y、Mg-Ho；
(5)加Zr：在保护气氛下，待熔体温度到达780℃时加入Mg-Zr中间合金；
(6)铸造：待所有合金完全熔化，熔体温度回升至750℃时搅拌5分钟，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼10分钟，精炼后升温至780℃静置30分钟，静置后待熔体降温至720℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至200℃。
2、热变形处理
(1)将熔炼得到的合金锭预先在520℃条件下固溶8小时，70℃温水淬火。
(2)将固溶处理后的铸锭进行热挤压，挤压温度为200℃，挤压比为20:1。
3、时效处理
将热变形后得到的合金进行时效处理，时效工艺工序为：在250℃条件下时效10h，而后在170℃条件下时效60h。时效后进行水淬处理。
本实施例制得的高强变形镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为480.6MPa，抗拉强度为520.0MPa，延伸率为5.6％。高温150℃下：屈服强度为504MPa，抗拉强度为536.8MPa，延伸率为7.8％。
实施例3
本实施例提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其各组分质量百分比为：4wt.％Gd、2wt.％Er、2wt.％Y、2wt.％Ho、0.5wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。
1、熔炼
在SF6和CO2混合气体条件保护下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、镁-钆、镁-铒、镁-钇、镁-钬、镁-锆中间合金在200℃预热4小时；
(2)熔镁：在保护气氛下，采用电阻炉将烘干后的纯镁熔化；
(3)加Gd：在保护气氛下，待纯镁完全熔化后，熔体温度回升至750℃时加入Mg-Gd中间合金，加入量根据Mg-Gd中间合金中Gd所占质量百分比及Gd元素熔炼收得率确定；
(4)加Er、Y、Ho：在保护气氛下，待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至750℃时加入Mg-Er中间合金；按照此方式，再加入Mg-Y、Mg-Ho。
(5)加Zr：在保护气氛下，待熔体温度到达780℃时加入Mg-Zr中间合金
(6)铸造：待所有合金完全熔化，熔体温度回升至750℃时搅拌5分钟，然后在熔体温度升至760℃时不断电精炼10分钟，精炼后升温至780℃静置30分钟，静置后待熔体降温至720℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至200℃。
2、热变形处理
(1)将熔炼得到的合金锭预先在500℃条件下固溶20小时，70℃温水淬火。
(2)将固溶处理后的铸锭进行热挤压，挤压温度为200℃，挤压比为20：1。
3、时效处理
将热变形后得到的合金进行时效处理，时效工艺工序为：在200℃条件下时效8h，而后在150℃条件下时效20h。时效后进行水淬处理。
本实施例制得的高强变形镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为350.6MPa，抗拉强度为390.6MPa，延伸率为12.6％。高温150℃下：屈服强度为346.2MPa，抗拉强度为356MPa，延伸率为15.3％。
实施例4
本实施例提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其各组分质量百分比为：4wt.％Gd、2wt.％Er、0.2wt.％Y、4wt.％Ho、0.1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。
1、熔炼
在SF6和CO2混合气体条件保护下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、镁-钆、镁-铒、镁-钇、镁-钬、镁-锆中间合金在200℃预热4小时；
(2)熔镁：在保护气氛下，采用电阻炉将烘干后的纯镁熔化；
(3)加Gd：在保护气氛下，待纯镁完全熔化后，熔体温度回升至730℃时加入Mg-Gd中间合金，加入量根据Mg-Gd中间合金中Gd所占质量百分比及Gd元素熔炼收得率确定；
(4)加Er、Y、Ho：在保护气氛下，待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至730℃时加入Mg-Er中间合金；按照此方式，再加入Mg-Y、Mg-Ho。
(5)加Zr：在保护气氛下，待熔体温度到达760℃℃时加入Mg-Zr中间合金
(6)铸造：待所有合金完全熔化，熔体温度回升至750℃时搅拌5分钟，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼8分钟，精炼后升温至780℃静置25分钟，静置后待熔体降温至710℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至240℃。
2、热变形处理
(1)将熔炼得到的合金锭预先在500℃条件下固溶2小时，70℃温水淬火。
(2)将固溶处理后的铸锭进行热挤压，挤压温度为200℃，挤压比为20：1。
3、时效处理
将热变形后得到的合金进行时效处理，时效工艺工序为：在200℃条件下时效2h，而后在150℃条件下时效20h。时效后进行水淬处理。
本实施例制得的高强变形镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为319.4MPa，抗拉强度为360.9MPa，延伸率为8.6％。高温150℃下：屈服强度为262.9MPa，抗拉强度为293.4MPa，延伸率为10.4％。
实施例5
本实施例提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其各组分质量百分比为：4wt.％Gd、6wt.％Er、6wt.％Y、0.5wt.％Ho、0.1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。
1、熔炼
在SF6和CO2混合气体条件保护下进行，步骤如下：
(1)烘料：将纯镁、镁-钆、镁-铒、镁-钇、镁-钬、镁-锆中间合金在200℃预热4小时；
(2)熔镁：在保护气氛下，采用电阻炉将烘干后的纯镁熔化；
(3)加Gd：在保护气氛下，待纯镁完全熔化后，熔体温度回升至740℃时加入Mg-Gd中间合金，加入量根据Mg-Gd中间合金中Gd所占质量百分比及Gd元素熔炼收得率确定；
(4)加Er、Y、Ho：在保护气氛下，待Mg-Gd熔化后，熔体温度回升至740℃时加入Mg-Er中间合金；按照此方式，再加入Mg-Y、Mg-Ho。
(5)加Zr：在保护气氛下，待熔体温度到达750℃℃时加入Mg-Zr中间合金
(6)铸造：待所有合金完全熔化，熔体温度回升至740℃时搅拌5分钟，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼5分钟，精炼后升温至780℃静置40分钟，静置后待熔体降温至740℃后撇去表面浮渣并进行浇铸成合金锭，浇铸用钢制模具预先加热至220℃。
2、热变形处理
(1)将熔炼得到的合金锭预先在500℃条件下固溶2小时，70℃温水淬火。
(2)将固溶处理后的铸锭进行热挤压，挤压温度为200℃，挤压比为20：1。
3、时效处理
将热变形后得到的合金进行时效处理，时效工艺工序为：在200℃条件下时效2h，而后在150℃条件下时效20h。时效后进行水淬处理。
本实施例制得的高强变形镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为320.4MPa，抗拉强度为380.4MPa，延伸率为7.6％。高温150℃下：屈服强度为300.5MPa，抗拉强度为340.6MPa，延伸率为12.6％。
实施例6
本实施例提供一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其各组分质量百分比为与实施例5基本一致，不同之处仅在于：本实施例中Zr为1wt.％，即其各组分质量百分比为：4wt.％Gd、6wt.％Er、6wt.％Y、0.5wt.％Ho、、1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。本实施例中镁稀土合金的制备方法与实施例5一致。
本实施例制得的镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为356.7MPa，抗拉强度为371.2MPa，延伸率为10.6％。高温150℃下：屈服强度为294.7MPa，抗拉强度为330.6MPa，延伸率为15.4％。
对比例1
本对比例提供一种镁稀土合金，其各组分质量百分比为与实施例4基本一致，不同之处仅在于：本对比例中不添加Er元素，其各组分质量百分比为：4wt.％Gd、0.2wt.％Y、4wt.％Ho、0.1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。本对比例中镁稀土合金的制备方法与实施例4一致。
本对比例制得的镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为223.5MPa，抗拉强度为260.5MPa，延伸率为8.6％。高温150℃下：屈服强度为209.5MPa，抗拉强度为235.9MPa，延伸率为10.8％。
对比例2
本对比例提供一种镁稀土合金，其各组分质量百分比为与实施例4基本一致，不同之处仅在于：本对比例中不添加Y元素，其各组分质量百分比为：4wt.％Gd、2wt.％Er、4wt.％Ho、0.1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。本对比例中镁稀土合金的制备方法与实施例4一致。
本对比例制得的镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为230.2MPa，抗拉强度为275.4MPa，延伸率为8.7％。高温150℃下：屈服强度为206.4MPa，抗拉强度为259.4MPa，延伸率为11.8％。
对比例3
本对比例提供一种镁稀土合金，其各组分质量百分比为与实施例4一致，具体的合金成分为4wt.％Gd、2wt.％Er、0.2wt.％Y、4wt.％Ho、0.1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。
本对比例中镁稀土合金的制备方法与实施例4基本一致，不同之处仅在于：本对比例中合金在熔炼后不进行热变形处理，直接进行时效处理。
本对比例制得的镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为280.6MPa，抗拉强度为300.9MPa，延伸率为2.3％。高温150℃下：屈服强度为260.4MPa，抗拉强度为290.8MPa，延伸率为5.8％。
对比例4
本对比例提供一种镁稀土合金，其各组分质量百分比为与实施例4基本一致，不同之处仅在于：本对比例中采用Ag元素代替Ho，其各组分质量百分比为：4wt.％Gd、2wt.％Er、0.2wt.％Y、4wt.％Ag、0.1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。本对比例中镁稀土合金的制备方法与实施例4一致。
本对比例制得的镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度为300.9MPa，抗拉强度为310.4MPa，延伸率为2.1％。高温150℃下：屈服强度为287.6MPa，抗拉强度为296.4MPa，延伸率为3.3％。
对比例5
本对比例提供一种镁稀土合金，其各组分质量百分比为与实施例4基本一致，不同之处仅在于：本对比例中Er的质量百分比含量为1wt.％，即各组分质量百分比为：4wt.％Gd、1wt.％Er、0.2wt.％Y、4wt.％Ho、0.1wt.％Zr，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质元素Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.02wt.％。本对比例中镁稀土合金的制备方法与实施例4一致。
本对比例制得的镁稀土合金的力学性能为：室温：屈服强度274.9MPa，抗拉强度为306.5MPa，延伸率为6.4％。高温150℃下：屈服强度为247.8MPa，抗拉强度为260.1MPa，延伸率为8.9％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (6)
1.一种高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其特征在于，由如下重量百分含量的各元素组成：Gd为4～15wt.％，Er为2～6wt.％，Y为0.2～6wt.％，Ho为0～4wt.％，Zr为0～1wt.％，且Gd、Er、Y和Ho的总量为：6.2～20wt.％，余量为Mg和不可避免的杂质；
所述高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金的制备方法包括依次进行熔炼、热变形处理和时效处理三个过程；
所述热变形处理的具体步骤为：
A1、将熔炼得到的合金锭预先在480～540℃条件下固溶2～10小时，70℃温水淬火；
A2、将经步骤A1固溶处理后的铸锭进行热挤压，挤压温度为200℃，挤压比为20:1；
所述时效处理的具体步骤为：在170～250℃条件下时效2～10h，然后在100～170℃条件下时效10～60h。
2.根据权利要求1所述的高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其特征在于，所述镁合金中，Ho为0.5～2wt.％。
3.根据权利要求1所述的高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金，其特征在于，所述镁合金中，Zr为0.5～1wt.％。
4.一种根据权利要求1所述的高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金的制备方法，其特征在于，包括依次进行熔炼、热变形处理和时效处理三个过程。
5.根据权利要求4所述的高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼的具体步骤为：
S1、烘料：将纯镁和镁-钆、镁-铒、镁-钇、镁-钬、镁-锆中间合金在200～240℃下进行预热；
S2、熔镁与加Gd、Er、Y、Ho：在保护气氛下，将烘干后的纯镁熔化；待纯镁完全熔化后，熔体温度回升至730～750℃时加入Mg-Gd中间合金、Mg-Er中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Ho中间合金；
S3、加Zr：在保护气氛下，待步骤S2所得熔体的温度到达750～780℃时加入Mg-Zr中间合金；
S4、铸造：在保护气氛下，待所有合金完全熔化，熔体温度回升至730～750℃时进行搅拌，然后在熔体温度升至750～760℃时不断电精炼5～10分钟，精炼后升温至780℃静置25～40分钟，静置后待熔体降温至710～740℃后撇去表面浮渣并进行浇铸制得合金锭。
6.根据权利要求5所述的高强度Mg-Gd-Er-Y镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S2中，纯镁完全熔化后，熔体温度回升至730～750℃时依次加入Mg-Gd中间合金、Mg-Er中间合金、Mg-Y中间合金、Mg-Ho中间合金。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20190913 Assignee: YANGZHOU FENGMING PHOTOELECTRIC NEW MATERIAL Co.,Ltd. Assignor: SHANGHAI JIAO TONG University Contract record no.: X2022310000016 Denomination of invention: High strength mg-gd-er-y magnesium alloy and preparation method thereof Granted publication date: 20200804 License type: Exclusive License Record date: 20220311 |