本发明涉及一种变形镁合金。更具体地说，本发明涉及一种具有高延展性的变形镁合金，属于镁合金制备
技术领域：
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背景技术：
：镁合金具有比强度和比刚度高、导热导电性好、阻尼减震、电磁屏蔽、易于加工成形和容易回收等优点，被广泛应用于汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域，被誉为“21世纪绿色工程材料”。按成型方法的不同，镁合金分为变形镁合金和铸造镁合金两类。与铸造镁合金相比，通过控制材料的结构、应用适当的热处理工艺，可以使变形镁合金获得更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能，以满足多样化工程结构件的应用需求，因而具有更大的发展潜力。但是，目前的变形镁合金仍存在延展性不够，不能满足某些特殊应用需求的缺陷。技术实现要素：本发明的一个目的是提供一种具有高延展性的变形镁合金，其具有很好的延展性，能够弥补变形镁合金因延展性不够而应用受限的缺陷。本发明还有一个目的是提供一种具有高延展性的变形镁合金的制备方法，其能防止合金元素在熔化过程中出现烧损，同时还能有效细化晶粒，并避免形成金属间化合物，从而显著改善变形镁合金的延展性。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种具有高延展性的变形镁合金，包括以下重量份的原料：镁83份、铝5份、锌1份、锆1份、镧0.8份、钇0.8份、钆0.8份、钙1.5份、钡1份、锰2份、锶0.5份以及锑0.3份。优选的是，镁为纯镁锭，铝为纯铝锭，锌为纯锌锭，锆、镧、钇、钆、钙、钡、锰、锶以及锑的纯度均≥99％。本发明的目的还可以进一步由制备具有高延展性的变形镁合金的方法来实现，该方法包括以下步骤：步骤一：按上述重量份称取镁和铝，置于100℃下预热3h，再放入镁合金熔炉，并在镁和铝的表面覆盖质量比为1:2:2的石墨、氯化钙和氯化钾混合粉末，同时向镁合金熔炉中通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气，然后升高镁合金熔炉的温度使镁和铝熔化，再搅拌15min，清除熔渣，得第一合金液，其中，石墨、氯化钙和氯化钾混合粉末在使用前，先在转速为800r/min、球料比为4:1的条件下球磨5h，取出后过300目筛网；步骤二：按上述重量份称取锌、锆、镧、钇、钆、钙、钡、锰、锶以及锑，分别置于150℃下预热3h，然后向步骤一制得的第一合金液中加入预热的钙、钡、锰、锶和锑，加热，待钙、钡、锰、锶和锑完全熔化后，搅拌15min，再加入预热的锌、锆、镧、钇和钆，加热，待锌、锆、镧、钇和钆完全熔化后，搅拌20min，再除去熔渣，得第二合金液，其中，在整个熔化过程中通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气；步骤三：向步骤二制得的第二合金液中加入预热后的铝-硅中间合金，加热，待铝-硅中间合金完全熔化后，再加入预热后的铝-硼中间合金，加热，待铝-硼中间合金完全熔化后，再加入氟硼酸钾，升温至730℃，置于超声波频率为30khz、搅拌速度为1000r/min的条件下搅拌超声1h，得第三合金液，其中，铝-硅中间合金的添加量为第二合金液重量的5％，铝-硼中间合金的添加量为第二合金液重量的0.8％，氟硼酸钾的添加量为第二合金液重量的2％，在整个熔化和搅拌过程中持续通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气，铝-硅中间合金和铝-硼中间合金的预热过程均包括：置于150℃下预热3h；步骤四：将步骤三制得的第三合金液升温至760℃，然后在500r/min的搅拌速度下边搅拌边加入镁合金精炼剂，精炼1h，再静置20min，最后除去沉渣，得精炼合金液，其中，镁合金精炼剂的添加量为第三合金液重量的5％，在精炼过程中持续通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气；步骤五：将步骤四制得的精炼合金液降温至700℃，然后浇铸成铸锭，将铸锭置于500℃下回火3h，再冷却至400℃进行挤压，制得镁合金板材，将镁合金板材置于150℃下保温20h后自然冷却，制得具有高延展性的变形镁合金成品。优选的是，步骤五中，精炼合金液在降温后、浇铸前先进行细化处理，细化处理的具体过程包括：将精炼合金液置于磁感应强度为2t的静磁场中，然后使用搅拌装置对精炼合金液进行搅拌，搅拌速度为1000r/min、搅拌时间为1h，搅拌过程中持续通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气，其中，所述搅拌装置包括依次连接的搅拌电机、搅拌轴和多个搅拌叶片，多个搅拌叶片沿所述搅拌轴的长度方向等间隔设置，多个搅拌叶片相互平行，每个搅拌叶片的表面均贴设钕铁硼磁铁。优选的是，步骤五中，在浇铸过程中持续通入体积比为75:1的二氧化碳和六氟化硫混合气进行保护。优选的是，步骤五中，在进行挤压操作时，挤压比为30，挤压速度为20m/min。本发明至少包括以下有益效果：(1)本发明提供的变形镁合金具有很好的延展性，能弥补变形镁合金因延展性不够而应用受限的缺陷，其中，添加的锌、锆、镧、钇和钆元素能改变镁的晶体结构，避免形成金属间化合物，使镁合金的晶粒细化，而钡、锰、锶和锑一方面可以防止合金元素在熔化过程中出现烧损，另一方面可以增强锌、锆、镧、钇和钆元素的作用，使镁合金的晶粒进一步细化，从而使变形镁合金在保持优异的力学性能的同时具有更高的延展性。(2)本发明提供的制备方法中，通过添加铝-硅中间合金、铝-硼中间合金和氟硼酸钾可以进一步细化镁合金的晶粒，以提高变形镁合金的强度和延展性，同时在精炼合金液浇筑前再利用静磁场和磁铁搅拌的作用，使磁场线穿透精炼合金液，一方面可以改变精炼合金液内部的晶相结构，影响晶核的长大过程，以使晶粒更进一步细化，另一方面可以提高精炼合金液成分的均匀性和稳定性，避免出现沉析现象，为后续的浇铸工艺提供性质优异的合金液，从而有效改善最后制得的变形镁合金的延展性。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式下面结合实例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。<实施例1>具有高延展性的变形镁合金包括以下重量份的原料：镁83份、铝5份、锌1份、锆1份、镧0.8份、钇0.8份、钆0.8份、钙1.5份、钡1份、锰2份、锶0.5份以及锑0.3份。镁为纯镁锭，铝为纯铝锭，锌为纯锌锭，锆、镧、钇、钆、钙、钡、锰、锶以及锑的纯度均≥99％。具有高延展性的变形镁合金的制备方法具体包括：按上述重量份称取镁和铝，置于100℃下预热3h，再放入镁合金熔炉，并在镁和铝的表面覆盖质量比为1:2:2的石墨、氯化钙和氯化钾混合粉末，同时向镁合金熔炉中通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气，然后升高镁合金熔炉的温度使镁和铝熔化，再搅拌15min，清除熔渣，得第一合金液，其中，石墨、氯化钙和氯化钾混合粉末在使用前，先在转速为800r/min、球料比为4:1的条件下球磨5h，取出后过300目筛网；按上述重量份称取锌、锆、镧、钇、钆、钙、钡、锰、锶以及锑，分别置于150℃下预热3h，然后向第一合金液中加入预热的钙、钡、锰、锶和锑，加热，待钙、钡、锰、锶和锑完全熔化后，搅拌15min，再加入预热的锌、锆、镧、钇和钆，加热，待锌、锆、镧、钇和钆完全熔化后，搅拌20min，再除去熔渣，得第二合金液，其中，在整个熔化过程中通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气；向第二合金液中加入预热后的铝-硅中间合金，加热，待铝-硅中间合金完全熔化后，再加入预热后的铝-硼中间合金，加热，待铝-硼中间合金完全熔化后，再加入氟硼酸钾，升温至730℃，置于超声波频率为30khz、搅拌速度为1000r/min的条件下搅拌超声1h，(此操作可在带有超声搅拌装置的镁合金熔炉中进行，即镁合金熔炉的中部设有搅拌装置、内壁设有超声波发生装置)得第三合金液，其中，铝-硅中间合金的添加量为第二合金液重量的5％，铝-硼中间合金的添加量为第二合金液重量的0.8％，氟硼酸钾的添加量为第二合金液重量的2％，在整个熔化和搅拌过程中持续通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气，铝-硅中间合金和铝-硼中间合金的预热过程均包括：置于150℃下预热3h；将第三合金液升温至760℃，然后在500r/min的搅拌速度下边搅拌边加入镁合金精炼剂，精炼1h，再静置20min，最后除去沉渣，得精炼合金液，其中，镁合金精炼剂的添加量为第三合金液重量的5％，在精炼过程中持续通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气；将精炼合金液降温至700℃，然后浇铸成铸锭，将铸锭置于500℃下回火3h，再冷却至400℃进行挤压，制得镁合金板材，将镁合金板材置于150℃下保温20h后自然冷却，制得具有高延展性的变形镁合金成品。精炼合金液在降温后、浇铸前先进行细化处理，细化处理的具体过程包括：将精炼合金液置于磁感应强度为2t的静磁场中，然后使用搅拌装置对精炼合金液进行搅拌，搅拌速度为1000r/min、搅拌时间为1h，搅拌过程中持续通入体积比为2:1的氮气和氩气混合气，其中，所述搅拌装置包括依次连接的搅拌电机、搅拌轴和多个搅拌叶片，多个搅拌叶片沿所述搅拌轴的长度方向等间隔设置，多个搅拌叶片相互平行，每个搅拌叶片的表面均贴设钕铁硼磁铁。在浇铸过程中持续通入体积比为75:1的二氧化碳和六氟化硫混合气进行保护。在进行挤压操作时，挤压比为30，挤压速度为20m/min。为了说明本发明的效果，发明人提供比较实验如下：<比较例1>具有高延展性的变形镁合金的配方和制备方法同实施例1，不同之处在于：不添加锌、锆、镧、钇和钆。<比较例2>具有高延展性的变形镁合金的配方和制备方法同实施例1，不同之处在于：不添加钡、锰、锶以及锑。<比较例3>具有高延展性的变形镁合金的配方同实施例1，不同之处在于：制备过程中不添加铝-硅中间合金、铝-硼中间合金和氟硼酸钾。<比较例4>具有高延展性的变形镁合金的配方同实施例1，不同之处在于：精炼合金液降温后直接浇铸，不进行细化处理。评价变形镁合金延展性的方法：测定变形镁合金成品的延伸率和晶粒尺寸，结果如下表1。评价变形镁合金力学性能的方法：测定变形镁合金成品的抗拉强度和屈服强度，结果如下表2。[表1][表2]组别抗拉强度(mpa)屈服强度(mpa)实施例1301224比较例1219138比较例2238149比较例3257168比较例4208122从上表1和2可以看出，实施例1的延伸率最大，晶粒尺寸最小，抗拉强度和屈服强度均最大，说明实施例1所制备的变形镁合金具有最高的延展性和最优异的力学性能，为最佳实施例。比较例1与实施例1相比，具有高延展性的变形镁合金的配方和制备方法相同，不同之处在于：没有添加锌、锆、镧、钇和钆。从上表1和2可以看出，与实施例1相比，比较例1的延展性和力学性能均降低，这主要是因为锌、锆、镧、钇和钆元素能改变镁的晶体结构，避免形成金属间化合物，使镁合金的晶粒细化，而金属材料中晶粒大小对其性能有非常大的影响，金属材料的强度、硬度、塑性和韧性都会随着晶粒尺寸的减小而提高，因此，当晶粒细化后，晶粒尺寸明显减小，变形镁合金的延展性和力学性能也就明显提高了。比较例2与实施例1相比，具有高延展性的变形镁合金的配方和制备方法相同，不同之处在于：没有添加钡、锰、锶以及锑。从上表1和2可以看出，与实施例1相比，比较例2的延展性和力学性能均降低，这主要是因为钡、锰、锶和锑一方面可以防止合金元素在熔化过程中出现烧损，导致合金配比不理想，降低力学性能，另一方面可以增强锌、锆、镧、钇和钆元素的作用，使镁合金的晶粒进一步细化，从而使变形镁合金在保持优异的力学性能的同时具有更高的延展性。比较例3与实施例1相比，具有高延展性的变形镁合金的配方相同，不同之处在于：制备过程中没有添加铝-硅中间合金、铝-硼中间合金和氟硼酸钾。从上表1和2可以看出，与实施例1相比，比较例3的延展性和力学性能均降低，这主要是因为铝-硅中间合金、铝-硼中间合金和氟硼酸钾可以进一步细化镁合金的晶粒，以提高变形镁合金的强度和延展性。比较例4与实施例1相比，具有高延展性的变形镁合金的配方相同，不同之处在于：精炼合金液降温后直接浇铸，没有进行细化处理。从上表1和2可以看出，比较例4的延展性和力学性能均降低，这主要是因为利用静磁场和磁铁搅拌的作用，可以使磁场线穿透精炼合金液，这一方面可以改变精炼合金液内部的晶相结构，影响晶核的长大过程，以使晶粒更进一步细化，另一方面可以提高精炼合金液成分的均匀性和稳定性，避免出现沉析现象，为后续的浇铸工艺提供性质优异的合金液，从而有效改善最后制得的变形镁合金的延展性和力学性能。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。当前第1页12