本发明涉及一种金属结构材料领域的镁锂合金及其制备方法，具体地说，涉及一种含er的高强度镁锂合金及其制备方法。
背景技术：
镁锂合金作为密度最低的金属结构材料，近年来受到越来越多的关注。镁锂合金具有低密度，高比强度和比刚度，良好的电磁屏蔽能力等优点。但是镁锂合金的缺点也很明显。耐蚀性差，经济成本高，绝对强度低限制了镁锂合金的应用。
对于镁锂合金强度的提升，常用方法为对合金进行微合金化、热处理和塑性变形。已有报道在镁锂合金中加入al、zn、ag、si等元素来实现对镁锂合金的微合金化。此外塑性变形也是提高镁锂合金强度的有效方式，塑性变形是晶粒细化，第二相弥散分布，可进一步提高合金强度。周海涛等公开了《一种超轻双相镁锂合金板材的制备工艺》(公开号cn105755410a)，采用la83-0.4y铸锭为原材料，先进行均匀化退火处理后，线切割成板坯，板坯通过加热处理后，依次进行多道次热轧处理、去应力退火处理、多道次冷轧处理及去应力退火处理，即可以得到镁锂合金板材。张中武等公开了《一种铒强化镁锂合金及其制备方法》(公开号cn105755410a)，对mg-li-al-er合金进行多道次轧制，该方法轧制流程较为复杂。
由于镁锂合金种类较多，从相组成来分，就可分为：α单相合金、β单相合金、α+β双相合金，同时有各种微合金化元素，从而对于镁锂合金成分的设计和变形工艺的选择研究还有很多内容需要充实。对于具有超轻性和良好塑性的镁锂合金如何进行合理的成分和变形工艺设计，来大幅度提高合金强度是一个重要的开发方向。
技术实现要素：
针对镁锂合金强度偏低的问题，本发明提供一种含er的高强度镁锂合金及其制备方法。通过向镁锂合金中加入zn和er，在镁锂合金凝固组织中引入热稳定第二相mg3zn6er，之后对经后续塑性变形和热处理后获得具有低密度、高强度的镁锂合金。
本发明是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种含er的高强度镁锂合金，其包括按质量百分数计的如下元素：锂：5～10％、zn：1～6％、er：1～5％，余量为镁和不可避免的杂质。
作为优选方案，所述杂质的总质量百分数不超过0.02％。
第二方面，本发明还提供了一种如前述的含er的高强度镁锂合金的制备方法，其包括如下步骤：
熔炼的步骤、塑性变形的步骤和热处理的步骤。
作为优选方案，所述熔炼的步骤具体包括如下操作：
将合金的各组分配比熔化升温至670～730℃，搅拌后静置、浇铸即可。
作为优选方案，所述塑性变形的步骤具体包括如下操作：
将熔炼得到的镁锂合金铸锭在250～400℃下均匀化处理后，在100～250℃下进行塑性变形加工。
作为优选方案，所述塑性变形加工的方法为挤压、轧制或锻造。
作为优选方案，所述热处理的步骤具体包括如下操作：
将塑性变形加工后的镁锂合金铸锭在50～200℃下进行时效处理0～30h。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过同时添加zn、er两种元素，引入热稳定第二相mg3zn6er作为强化相，提高合金的强度和热稳定性；
2、本发明适于进行热处理强化，可进一步提高合金的强度；
3、本发明具有较高的抗时效软化能力，不易发生自然过时效。
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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种含er的高强度镁锂合金，所述合金包含如下质量百分比的各组分：li5％，zn1％，er1％，余量为mg和不可避免的杂质。
本实施例涉及涉及一种含er的高强度镁锂合金的制备方法，所述工艺包括熔炼、塑性变形和热处理三个阶段。熔炼：将合金的各组分配比熔化后升温到730℃，机械搅拌2min，静置保温4min，浇铸即可。
塑性变形工艺：将所述熔炼工艺得到的所述镁锂合金锭在400℃均匀化处理1h，然后将完成均匀化处理的所述镁锂合金在250℃进行轧制变形加工。
热处理工艺：将所述塑性变形工艺得到的所述镁锂合金在200℃下进行1h的时效处理。
该高强度mg–5li–1zn–1er镁锂合金t5态的室温力学性能为：
屈服强度：201mpa，抗拉强度：254mpa，延伸率：23.5％。
实施例2
本实施例涉及一种含er的高强度镁锂合金，所述合金包含如下质量百分比的各组分：li10％，zn6％，er5％，余量为mg和不可避免的杂质。
本实施例涉及涉及一种含er的高强度镁锂合金的制备方法，所述工艺包括熔炼、塑性变形和热处理三个阶段。熔炼：将合金的各组分配比熔化后升温到670℃，机械搅拌8min，静置保温12min，浇铸即可。
塑性变形工艺：将所述熔炼工艺得到的所述镁锂合金锭在250℃均匀化处理8h，然后将完成均匀化处理的所述镁锂合金在100℃进行锻造变形加工。
热处理工艺：将所述塑性变形工艺得到的所述镁锂合金在50℃下进行30h的时效处理。
该高强度mg–10li–6zn–5er镁锂合金t5态的室温力学性能为：
屈服强度：232mpa，抗拉强度：265mpa，延伸率：13.2％。
实施例3
本实施例涉及一种含er的高强度镁锂合金，所述合金包含如下质量百分比的各组分：li8％，zn4％，er1％，余量为mg和不可避免的杂质。
本实施例涉及涉及一种含er的高强度镁锂合金的制备方法，所述工艺包括熔炼、塑性变形和热处理三个阶段。熔炼：将合金的各组分配比熔化后升温到700℃，机械搅拌5min，静置保温8min，浇铸即可。
塑性变形工艺：将所述熔炼工艺得到的所述镁锂合金锭在280℃均匀化处理4h，然后将完成均匀化处理的所述镁锂合金在175℃进行挤压变形加工。
热处理工艺：将所述塑性变形工艺得到的所述镁锂合金在100℃下进行4h的时效处理。
该高强度mg–8li–4zn–1er镁锂合金t5态的室温力学性能为：
屈服强度：245mpa，抗拉强度：279mpa，延伸率：25.1％。
对比例1
本对比例涉及一种含er的高强度镁锂合金，其组分与实施例1基本相同，不同之处仅在于：本对比例中li含量为14wt.％。所述制备方法与实施例1相同。
该高强度mg–14li–1zn–1er镁锂合金t5态的室温力学性能为：
屈服强度：110mpa，抗拉强度：125mpa，延伸率：37％。
由于li含量过高，导致制备的该合金强度过低。
对比例2
本对比例涉及一种含er的高强度镁锂合金，其组分与实施例2基本相同，不同之处仅在于：本对比例中li含量为3wt.％。所述制备方法与实施例1相同。
该高强度mg–3li–6zn–5er镁锂合金t5态的室温力学性能为：
屈服强度：243mpa，抗拉强度：272mpa，延伸率：5％。
由于li含量过低，导致制备的该合金延伸率较差。
对比例3
本对比例涉及一种含er的高强度镁锂合金，所述合金包含如下重量百分比的各组分：li8％，er1％，余量为mg和不可避免的杂质。所述制备方法与实施例3相同。
该高强度mg–8li–1er镁锂合金t5态的室温力学性能为：
屈服强度：137mpa，抗拉强度：166mpa，延伸率：30.5％。
由于该合金成分中没有zn元素，未能形成mg3zn6er强化相，合金强度偏低。
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形或修改，这并不影响本发明的实质内容。