专利名称：高塑性镁合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及合金材料领域，特别涉及镁合金及其制备方法。
背景技术：
镁合金具有质量轻、污染小、减振性好、导热性能高、电磁屏蔽性好等一系列优点， 是一类具有发展前途的材料近几年随着金属材料的日趋紧张、镁合金耐腐蚀水平的提高 以及生产加工技术的不断成熟，镁合金的产量年年保持很高的增长势头。变形镁合金比铸 造镁合金强度更高、延展性更好、能适应不同场合结构件的使用要求。镁合金的挤压、轧制、 锻造等变形工艺从20世纪四五十年代就开始应用，但始终存在成品率低、生产成本偏高等 问题，为此必须发展高塑性变形镁合金。发展高塑性镁合金，利用塑性加工方式生产型材， 有助于改善镁合金成形方式上的不足，促进镁合金的生产应用，而且还能提高镁合金的力 学性能，在一定程度上解决其强韧性的不足；此外，在使用时高塑性镁合金还具有更高的安 全性。因此，开发高塑性的镁合金是适应镁合金长远发展趋势的要求，也是促进镁合金进一 步推广应用的关键技术。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种高塑性镁合金，其具有塑性高兼具一 定强度，且成本相对于含稀土元素的变形镁合金低的多。为实现上述目的，本发明的技术方案为 高塑性镁合金，按重量百分比计由以下组分组成 铝 0.5- ;
锰觊；
丐 0. 02 0. 1%;
续 余里。
进一步，所述的高塑性镁合金，按重量百分比计由以下组分组成 铝 H ； 丐 0. 05% ； 锰觊； 续 余里。
本发明的目的之二在于提供一种高塑性镁合金的制备方法，该方法操作简单，适用于 工业化生产。 为实现上述目的，本发明的技术方案为
将镁升温至700-750°C，在通入SF6和(X)2混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合 金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金，保温0. 5-1小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750°C并以镁-锰中 间相合金的方式加入配方量的锰，保温0. 5-1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高 塑性镁合金；
所述镁、镁-钙中间相合金中的镁及镁-锰中间相合金中的镁的重量之和等于配方量 的镁。进一步，所述镁-钙中间合金中钙的质量百分数为19. 43%，所述镁-锰中间相合金 中锰的质量百分数为3. 44%。本发明的有益效果在于该高塑性镁合金中，相对于稀土元素来说，Al和Ca的资 源丰富，价格低，该高塑性镁合金一吨为2. 2万，相对于含稀土元素的镁合金成本较低；细 化晶粒效果明显，晶粒尺寸ΙΟμπι，且制备简单。在合金中，铝(Al)和钙(Ca)可以生成Al2Ca 可以细化晶粒，剩余的部分Al又可以和Mn生成Al8Mn5,这种化合物可以清除坩埚上的！^ 元素，生成Al8(FeMn)5,同时Al和Mn还可以降低镁合金的c/a值。该合金具有良好的塑性 条件，成为制造板材的良好材料；延伸率可高达在25%，屈服强度是在^Ompa。整个配方中，将铝、锰、钙、作为合金元素单独或复合加入镁合金中，铝可以与镁形 成有限固溶体，形成的镁-铝固溶体仍然是六方晶体，但其由于铝的加入可能会减小轴比， 进而激活镁合金室温下的非基面滑移而提高其塑性。在这些复合元素当中，要求铝要过量， 多余的铝能与钙形成Al2Ca,该化合物具有细化晶粒的作用。晶粒细化可以激活棱柱面和 锥面的潜在的非基滑移系提高塑性，并且还具有细晶强化作用。加入的锰元素能与铝生成 Al8Mn5，由于镁合金熔炼时不可避免的会有铁杂，而铁可以溶于该化合物Al8Mn5，锰的作用 除了除铁净化基体外，还可以提高镁合金的耐腐蚀性能。该方案得到的镁合金不仅具有由 于合金固溶所产生的塑性增强，还有晶粒细化导致的塑性增强，因此具有良好的塑性，锰使 材料具有良好的耐腐蚀性性能。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的优选实施例进 行详细的描述。实施例1高塑性镁合金的制备 1配方
在高塑性镁合金的配方中，按重量百分比计铝0. 5% ；钙0. 1% ；锰2%;余量为镁。2 制备
将镁升温至700-750°C，在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金 的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金并保温0. 5小时；然后加入纯铝，保温30分钟， 让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750°C并以镁-锰中间相 合金的方式加入配方量的锰并保温1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金。3性能参数
经测试，其延伸率为22%，强度为200mpa。实施例2高塑性镁合金的制备 1配方在高塑性镁合金的配方中，按重量百分比计铝1. 5% ；钙0. 1% ；锰1 ；余量为镁。2 制备
将镁升温至700-750°C，在通入SF6和(X)2混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合 金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金并保温1小时；然后加入纯铝，保温30分钟， 让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750°C并以镁-锰中间相 合金的方式加入配方量的锰并保温0. 5小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金。3性能参数
经测试，其延伸率为25%，强度为^Ompa。实施例3高塑性镁合金的制备 1配方
在高塑性镁合金的配方中，按重量百分比计铝m ；钙ο. 1% ；锰m ；余量为镁。2 制备
将配方量的镁升温至700-750°C，在通入SF6和(X)2混合气体的保护气氛下，以镁-钙中 间相合金的方式加入配方量的钙，得Mg-Ca系列合金并保温；然后加入纯铝，保温30分钟， 让部分的铝和钙反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750°C并以镁-锰中间相 合金的方式加入配方量的锰并保温1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金。3性能参数
经测试，其延伸率为30%，强度为190mpa。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参 照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可 以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明 的精神和范围。
权利要求
1.高塑性镁合金，其特征在于，按重量百分比计由以下组分组成 铝 0.5- ;锰觊；钙 0. 02 0. 1%;镜 余里。
2.根据权利要求1所述的高塑性镁合金，其特征在于，按重量百分比计由以下组分组成铝 1% ； 锰觊；钙 0. 1% ；镜 余里。
3.权利要求1或2所述的高塑性镁合金的制备方法，其特征在于将镁升温至 700-750°C，在通入SF6和(X)2混合气体的保护气氛下，以镁-钙中间相合金的方式加入配方 量的钙，得Mg-Ca系列合金，保温0. 5-1小时；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙 反应生成Al2Ca,得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750°C并以镁-锰中间相合金的方式加入 配方量的锰，保温0. 5-1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金；所述镁、镁-钙中间相合金中的镁及镁-锰中间相合金中的镁的重量之和等于配方量 的镁。
4.根据权利要求3所述的高塑性镁合金的制备方法，其特征在于所述镁-钙中间合 金中钙的质量百分数为19. 43%，所述镁-锰中间相合金中锰的质量百分数为3. 44%。
全文摘要
本发明涉及合金材料领域，特别涉及高塑性镁合金，其按重量百分比计由以下组分组成铝0.5～2%，锰2%，钙0.02～0.1%，余量为镁；高塑性镁合金的制备方法为将配方量的镁升温至700-750℃，在通入SF6和CO2混合气体的保护气氛下，加入镁-钙中间合金，得Mg-Ca系列合金并保温；然后加入纯铝，保温30分钟，让部分的铝和钙反应生成Al2Ca，得到Mg-Al-Ca系列合金；升温至750℃并加入镁-锰中间合金并保温1小时，得Mg-Al-Ca-Mn系列合金，冷却后得高塑性镁合金，本镁合金塑性高，延伸率可高达在25%，屈服强度为260MPa，本方法制备简单，适用于大规模生产。
文档编号C22C1/03GK102061414SQ20101061811
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者杨青山, 潘复生, 蒋斌, 黄小勇 申请人:重庆大学