本发明属于合金材料领域，具体地，涉及一种高塑性耐热镁合金及其制备方法。
背景技术：
镁合金是目前工业上实际应用中最轻的金属结构材料，具有小的比重(1.75-1.85g/cm3，约为铝的60％，钢的20％)，并且具有比刚度高、阻尼减震性好、易于切学加工、冲击吸收功大、易于铸造成形，以及易于回收等优点，被公认为是一种有效减重、有效节能、有利于可持续发展的理想结构材料。现已在汽车、航空航天、电子、武器装备等领域有较广泛的应用，因此，近年来镁合金作为结构材料的应用迅速发展。虽然镁合金材料具备这些优点，但是现阶段镁合金材料的应用还比较有限，镁合金的应用受到明显的制约，镁合金的强度和苏韧性不高，耐热性能较差，限制了其应用范围。因此，提高镁合金的强度和耐热性，提高镁合金的综合力学性能成为新型镁合金开发的热点。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的一在于提供一种高塑性耐热镁合金，目的二在于提供上述高塑性耐热镁合金的制备方法。通过sn、ag、zn和sb、ca、al元素的合金化，利用多组元合金化的方法，通过多种添加元素的共同配合作用在提高合金强度的同时，合金的塑性也得到明显改善。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种高塑性耐热镁合金，其特征在于，由以下重量百分比的元素组成：5.0～6％的sn，3～3.5％的ag，2.0～2.5％的zn，0.5～1.0％的sb，0.5～1.0％的ca和1.0～1.5％的al，余量为mg及不可避免的杂质。
作为对上述方案的进一步优化，所述不可避免的杂质为fe、cu和ni；所述杂质元素及其质量百分比分别为：fe≦0.005％，cu≦0.015％，ni≦0.002％。
本发明还提供一种上述高塑性耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照权利要求1所述的高塑性耐热镁合金的元素组成及其重量百分比称取原料，
所述原料为：纯镁、纯铝、纯锌、纯锡、纯银、纯锑、镁钙中间合金；
步骤二、将纯镁、纯铝、纯锡和纯锌于co2+sf6混合气体保护下熔化，待熔体温度达到690～700℃时加入纯银、纯锑和镁钙中间合金，熔化后升温至700～710℃，静置8～10min，待温度降至670～680℃时进行浇铸，得铸态合金，即可得高塑性耐热镁合金。
作为对上述制备方法的进一步优化，所述纯镁、纯铝、纯锡、纯锌、纯银、纯锑和镁钙中间合金在使用前预热至200～220℃并保温1～3h。
作为对上述制备方法的进一步优化，步骤二中的浇铸采用钢制模具。
利用本发明所述的高塑性耐热镁合金，利用多组元合金化的方法，同时提高了镁合金的塑韧性和耐热性。具体的，在本发明的镁合金中，恰当组分和添加量的多组元合金化是提高镁合金性能最有效的方法。本发明选择廉价的添加元素sn作为主添加元素，镁合金中添加sn能够生成mg2sn高温强化相，赋予合金良好的时效析出强化和弥散强化效果。sn的添加量太少则mg2sn高温强化相形不成有效地析出强化效果，添加太多会导致合金析出相聚集，脆性增大，不利于力学性能的提升，本合金中sn的添加量控制在5.0～6.0％为宜。ag是提高镁合金塑韧性和耐热性的重要元素，赋予合金良好的固溶强化和析出强化效果，适量ag的添加能够大幅度提高mg-sn系合金的综合力学性能。镁合金中添加ag有较好的固溶强化效果，且能够生成mg4ag相高温强化相，同时ag的添加能够促进mg2sn相的析出和分布。ag的添加量太少形不成有效的固溶强化效果，添加太多会导致合金析出相聚集，脆性增大，不利于力学性能的提升，本合金中ag的添加量控制在3～3.5％为宜。zn能够降低镁合金中有害杂质fe、ni、cu的浓度，减少杂质对力学性能的影响，有利于镁合金塑性和室温强度的提升。al是镁合金中最为重要的合金化元素之一，该合金中al的加入量少不会形成mg17al12弱化相，一方面少量al的添加能够显著细化镁合金组织，提高合金的铸造性能，减少合金的开裂倾向。另一方面al的添加能够促进sn的析出，优化mg2sn高温强化相的分布。sb是一种镁合金强化元素和表面活性元素，能形成稳定性好的六方结构mg3sb2化合物，少量的sb还改善了合金液的流动性，sb的添加使合金的常温和高温力学性能提高，并且mg3sb2化合物形成能够促进mg2sn相的弥散分布。另外合金中加入少量的ca可改善镁合金的显微组织和力学性能，ca可细化晶粒，提高室温强度和塑性，晶粒的细化能够使晶界处析出的mg2sn相和mg4ag相更为弥散分布。但ca过量会影响铸造性能，因此本发明的ca加入量不宜过高。
本发明的有益效果：
本发明的高塑性耐热镁合金，利用多组元微合金化的方法提高镁合金的塑韧性和耐热性，复合合金化后镁合金性能得到明显改善，与现有高塑性耐热镁合金相比，本发明合金在室温下具有良好的强度和塑性，室温抗拉强度达到285mpa，伸长率达到16.1％，200℃的抗拉强度达到194mpa，伸长率达到22.2％，在高温下具有优异的耐热性能和综合力学性能，且生产成本低，制备过程简单，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明具体实施方式中涉及到的原料纯镁、纯铝、纯锌、纯锡、纯银、纯锑、镁钙中间合金市售产品。
实施例1
一种高塑性耐热镁合金，该镁合金的化学成分的重量百分含量如下：5.0％sn，3.5％ag，2.4％zn，1.0％sb，0.5％ca，1.3％al，余量为mg及不可避免的杂质。
本实施例的高塑性耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
1)按照上述配比称量所需的原料纯镁、纯铝、纯锌、纯锡、纯银、纯锑、镁钙中间合金，然后将各原料预热至200℃并保温1h；
2)将原料纯镁、纯铝、纯锡、纯锌于co2+sf6混合气体保护下熔化，待熔体温度达到690℃时加入原料纯银、纯锑和镁钙中间合金，熔化后升温至700℃，静置10min，待温度降至670℃时进行浇铸，得铸态合金，即可得高塑性耐热镁合金；上述浇铸采用钢制模具。
实施例2
一种高塑性耐热镁合金，该镁合金的化学成分的重量百分含量如下：5.0％sn，3.2％ag，2.5％zn，0.9％sb，1.0％ca，1.0％al，余量为mg及不可避免的杂质。
本实施例的高塑性耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
1)按照上述配比称量所需的原料纯镁、纯铝、纯锌、纯锡、纯银、纯锑、镁钙中间合金，然后将各原料预热至200℃并保温3h；
2)将原料纯镁、纯铝、纯锡、纯锌于co2+sf6混合气体保护下熔化，待熔体温度达到690℃时加入原料纯银、纯锑和镁钙中间合金，熔化后升温至700℃，静置10min，待温度降至670℃时进行浇铸，得铸态合金，即可得高塑性耐热镁合金；上述浇铸采用钢制模具。
实施例3
一种高塑性耐热镁合金，该镁合金的化学成分的重量百分含量如下：6.0％sn，3.2％ag，2.0％zn，0.6％sb，0.8％ca，1.5％al，余量为mg及不可避免的杂质。
本实施例的高塑性耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
1)按照上述配比称量所需的原料纯镁、纯铝、纯锌、纯锡、纯银、纯锑、镁钙中间合金，然后将各原料预热至200℃并保温3h；
2)将原料纯镁、纯铝、纯锡、纯锌于co2+sf6混合气体保护下熔化，待熔体温度达到700℃时加入原料纯银、纯锑和镁钙中间合金，熔化后升温至710℃，静置8min，待温度降至680℃时进行浇铸，得铸态合金，即可得高塑性耐热镁合金；上述浇铸采用钢制模具。
实施例4
一种高塑性耐热镁合金，该镁合金的化学成分的重量百分含量如下：6.0％sn，3.0％ag，2.3％zn，0.5％sb，0.7％ca，1.2％al，余量为mg及不可避免的杂质。
本实施例的高塑性耐热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
1)按照上述配比称量所需的原料纯镁、纯铝、纯锌、纯锡、纯银、纯锑、镁钙中间合金，然后将各原料预热至200℃并保温1h；
2)将原料纯镁、纯铝、纯锡、纯锌于co2+sf6混合气体保护下熔化，待熔体温度达到700℃时加入原料纯银、纯锑和镁钙中间合金，熔化后升温至710℃，静置8min，待温度降至680℃时进行浇铸，得铸态合金，即可得高塑性耐热镁合金；上述浇铸采用钢制模具。
实验例1
对实施例1-4中的高塑性耐热镁合金进行室温、150℃和200℃力学性能测试，力学性能测试依照国家标准gb6397—86《金属拉伸实验试样》进行加工测试，测试设备为(shimadzu)ag-i250kn精密万能实验机拉伸机，拉伸速度为1mm/min。测试结果如表1所示。
表1实施例1-4中高塑性耐热的室温和高温拉伸力学性能
由表1内容可知，本发明所得的高塑性耐热镁合金室温抗拉强度269～285mpa，伸长率为14.5～16.1％；150℃的抗拉强度为202～215mpa，伸长率为17.9～19.1％；200℃的抗拉强度为179～194mpa，伸长率为20.5～22.2％，该合金具有优异强度和塑性，耐热性好，与室温相比，高温力学性能降低幅度小，该合金具有优异的综合力学性能。
需要说明的是，本发明所述实施例仅为说明性的，并不以此限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为主，但以本发明精神为基础的、任何的进一步延伸或改进，均属于本发明的保护范围。