专利名称：一种高强度的镁锂合金的制作方法
一种高强度的镁锂合金
(一) 技术领域 本发明涉及的是一种合金，具体地说是一种镁锂合金。
(二)
背景技术：
锂的密度为0.53g/cm3，仅为镁的三分之一，在镁合金中加入锂将使镁合金 的密度大幅度地下降。此外，锂是立方晶格结构，锂的加入能降低镁晶格(密排 六方)的轴比(c/a值)甚至使得合金由立方晶格P相(固溶有Mg元素的Li固溶 体)组成，从而提高了镁合金的塑性。
基于以上优点，镁锂合金引起了材料研究者的大量关注。当前，在国际上获 得工业应用的镁锂合金主要有三种牌号(MA21、 MA18和LA141A)，这三种合 金的强度均不是很高(MA21的强度最高，为240MPa)，因此镁锂合金强度较低 也同样是人们关注的一个重要问题，人们通过加入合金元素进行对镁锂合金进行 强化，周铁涛等人公开的专利(一种含锂镁合金材料及其制备方法，公开号CN 1605650A)中采用A1、 Zn、 Zr、 RE等作为合金强化元素，制备了只含有e相单 相合金，此合金的强度达到180-280MPa，密度为1.31-1.60 g/cm3。此对比文献中
所涉及的合金具有较高的强度并具备较低的密度，但要制备e相单相合金，其含
锂量一般在ll wt。/。以上，这样势必造成合金成本增加，且造成合金的耐腐蚀性能 急剧下降，同时对于合金的热稳定性也有不利的影响。因此保持低密度的基础上， 开发低锂含量、高强度的镁锂合金对于拓展超轻镁锂合金的应用范围具有重要的 意义。
常用的镁锂合金强化元素有A1、 Zn、 Mn等，此外，细化晶粒也是一种常用 的提高合金强度的途径，常用的晶粒细化剂为Zr及稀土元素。为达到保持低密 度的基础上，开发低锂含量、高强度的镁锂合金的目的，镁锂合金的强化元素应 尽量选用密度较低的合金元素(如铝)，减少密度较高的元素的用量，另外作为 晶粒细化加入的元素尽量选用轻稀土元素(如La、 Ce、 Pr等)。
(三)
发明内容
本发明的目的在于提供一种在保持低密度的基础上，能够低锂含量、提高强 度的高强度的镁锂合金。
本发明的目的是这样实现的本发明所涉及的合金的重量百分比组成为Li:
4-7%、 Al: 2-7%、 Zm 0.5-2%、 Ce: 0.1-1.5%,余量为Mg。
本发明在优化合金元素成分的基础上，协调合金密度、锂含量及强度之间的 关系，实现在保持低密度的基础上，低锂含量、提高高强度。
该合金由电解所得的镁锂中间合金、镁铈中间合金、纯镁、纯铝和纯锌熔炼 而成。其中纯镁、纯铝和纯锌的纯度均在99.95%以上。熔炼在真空感应炉内进 行，在熔炼开始之前首先把炉内气氛抽至真空状态，然后向炉内充入氩气，开始 加热(使得合金的熔炼过程中处于氩气氛状态下)。熔炼后的熔体浇注到一个金 属模具内，得到铸态合金。
所得的铸态合金在350±10°C/24h的条件下进行均匀化处理，然后把均匀化 处理后的合金进行变形加工(挤压或/和轧制)。
本发明所述的镁锂合金，其抗拉强度为245-300MPa;屈服强度为-
230-280MPa;延伸率为10-25%;密度为1.35-1. 62 g/cm3。
本发明所涉及的高强镁锂合金的技术特点是在降低锂含量的同时，为保持
合金的低密度，尽量提高强化元素中低密度元素铝的含量，尽量降低强化元素中 高密度元素的含量，并选用轻稀土元素铈作为晶粒细化元素。锂含量的降低使得
合金处于a单相区，因此具有较高的强度，同时由于合金强化元素和晶粒细化元 素种类及含量的优化调整，使得合金不会因为锂含量的降低而使合金的密度增加
过大，而且这些元素对于合金也发挥了较优的强化和细化作用。此合金的优点是
在保持低密度的基础上，使锂含量降低，同时提高了合金的强度。因此可降低合 金制备的成本，并且提高了镁锂合金的强度(明显高于国际上现有的工业应用镁 锂合金牌号所具备的强度)，此外，由于锂含量的降低，使得镁锂合金的耐腐蚀 性能及热稳定性能也得到提高。 具体实施例方式
下面举例对本发明做更详细地描述 实施方式1 :
镁锂合金的组成成分及其重量百分比为Lh 5%、 Al: 3%、 Zm 1%、 Ce: 1%，余量为Mg。熔炼在真空感应炉内进行，在熔炼开始之前首先把炉内气氛抽 至1.0Pa以下的真空状态，然后向炉内充入氩气，开始加热(使得合金的熔炼过 程中处于氩气氛状态下)。熔炼后的熔体浇注到一个金属模具内，得到铸态合金。 所得的铸态合金在350±10°C/24h的条件下进行均匀化处理，然后把均匀化处理 后的合金去皮后进行变形加工(挤压或/和轧制)。变形加工后的合金用电子万能 力学试验机进行力学性能的测试，用阿基米德法测试试样的密度。
所得镁锂合金的抗拉强度为270MPa;屈服强度为255MPa;延伸率为18%; 密度为1.48g/cm3。
实施方式2 -
镁锂合金的组成成分及其重量百分比为Li: 6%、 Al: 5%、 Zti: 1.5%、 Ce: 0.7%，余量为Mg。熔炼在真空感应炉内进行，在熔炼开始之前首先把炉内气氛 抽至1.0Pa以下的真空状态，然后向炉内充入氩气，开始加热(使得合金的熔炼 过程中处于氩气氛状态下)。熔炼后的熔体浇注到一个金属模具内，得到铸态合 金。所得的铸态合金在350土10TV24h的条件下进行均匀化处理，然后把均匀化 处理后的合金去皮后进行变形加工(挤压或/和轧制)。变形加工后的合金用电子 万能力学试验机进行力学性能的测试，用阿基米德法测试试样的密度。
所得镁锂合金的抗拉强度为290MPa;屈服强度为265MPa;延伸率为13%;
密度为1.60g/cm3。
基于以上实施例，用本发明可实现保持低密度的基础上，获得低锂含量、高 强度的镁锂合金。
权利要求
1、 一种高强度的镁锂合金，其特征是重量百分比组成为Li: 4-7%、 Al: 2-7%、 Zn: 0.5-2%、 Ce: 0.1-1.5%,余量为Mg。
2、 根据权利要求1所述的高强度的镁锂合金，其特征是重量百分比组成 为Li: 5%、 Al: 3%、 Zn: 1%、 Ce: 1%，余量为Mg。
3、 根据权利要求1所述的高强度的镁锂合金，其特征是重量百分比组成 为Li: 6%、 Al: 5%、 Zn: 1.5%、 Ce: 0.7%，余量为Mg。
全文摘要
本发明提供的是一种高强度的镁锂合金。重量百分比组成为Li4-7％、Al2-7％、Zn0.5-2％、Ce0.1-1.5％，余量为Mg。本发明所涉及的高强镁锂合金的优点是在保持低密度的基础上，使锂含量降低，同时提高了合金的强度。因此可降低合金制备的成本，并且提高了镁锂合金的强度，此外，由于锂含量的降低，使得镁锂合金的耐腐蚀性能及热稳定性能也得到提高。
文档编号C22C23/00GK101121981SQ200710144339
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月20日 优先权日2007年9月20日
发明者滨 刘, 巫瑞智, 张密林, 牛中毅, 涛 王 申请人:哈尔滨工程大学