本发明涉及合金材料，更具体地说，是涉及一种低密度高模量高强镁合金及其制备方法。
背景技术：
1、镁合金密度一般为1.8～1.95g/cm3，作为典型的轻质结构材料，在结构减重方面具有巨大的优势和潜力。然而，由于镁合金弹性模量偏低，仅40～45gpa左右，远低于常规铝、钛和合金钢材料。为了满足结构刚度指标要求，需要增加镁合金结构的重量才能实现，因此，造成了镁合金的减重效果大幅度降低，极大的限制了镁合金在航空航天领域的应用。为此，国家相关部门提出了高弹性模量镁合金研制需求，指标为弹性模量≥57gpa，抗拉强度≥390mpa、断后伸长率≥6％，密度≤1.86g/cm3。
2、弹性模量对组织变化并不敏感，国内外主要采用的方法是复合化和合金化。复合化因为镁基复合材料中增强相与基体界面容易出现结合不佳的问题，导致强韧性较差，同时，镁基复合材料的制备困难，难以工业化大批量生产。而合金化是一个提高镁合金模量最基本和有效的途径，但目前国内仅有少量研究，且相应工程化制备化方法及实际应用未见报道。
3、公开号为cn114574744a的中国专利公开了一种高模量镁合金及其制备方法，采用稀土元素、al、si等元素组成制备，在sf6和co2混合气体保护条件下进行熔铸；该方法实现了室温弹性模量60.7gpa，抗拉强度317.1mpa，断后伸长率0.8％的镁合金，模量可满足要求，但强度和延伸率偏低。而公开号为cn109161770a的中国专利公开了一种高模量镁合金及其制备方法，采用真空熔炼及盐水冷却，实现了弹性模量52～55gpa，强度248mpa；但是该方法制备的镁合金性能不能满足现有指标要求。此外公开号为cn107641750a的中国专利公开了一种原位自生沉淀相增强的高强高模量镁合金及其制备方法，实现了抗拉强度302mpa，屈服强度218mpa，延伸率3.2％，弹性模量57gpa的镁合金制备；但是该方法制备的镁合金性能同样不能满足现有指标要求。
4、综上，上述现有技术公开的制备方法都没有实现弹性模量≥57gpa，抗拉强度≥390mpa、断后伸长率≥6％，密度≤1.86g/cm3的高性能镁合金的研制需求，因此，提供一种低密度高模量高强镁合金及其制备方法，以满足航空航天飞行器轻量化的需求，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低密度高模量高强镁合金及其制备方法，本发明提供的制备方法制备得到的低密度高模量高强镁合金性能指标满足弹性模量≥57gpa，抗拉强度≥390mpa、断后伸长率≥6％，密度≤1.86g/cm3。
2、本发明提供了一种低密度高模量高强镁合金的制备方法，包括以下步骤：
3、a)根据目标合金成分称取镁锭、中间合金、纯金属投入熔炼炉中，通入氩气至熔炼炉中氧气含量小于200ppm，进行加热升温；合金熔化后，温度达到730℃～760℃时，开始除气精炼，得到除气的高纯镁合金熔体；
4、所述目标合金成分为：
5、4～7wt％的gd，1.5～4wt％的y，1.5～3wt％的si，2～6wt％的li，3～8wt％的al，1～3wt％的zn，1.5～2.5wt％的nb，0.3～0.8％的zr，余量为mg；
6、b)将步骤a)得到的除气的高纯镁合金熔体依次经铸造、均质、锻造和时效，得到低密度高模量高强镁合金。
7、优选的，步骤a)中所述中间合金包括镁钆中间合金、镁钇中间合金、镁硅中间合金、镁铌中间合金和镁锆中间合金；
8、所述纯金属包括纯铝锭、纯锌锭和纯锂锭。
9、优选的，步骤a)中所述除气精炼采用氩气，氩气流量为40～60in/min，氩气压力为4～7barg，转子转速为720～850rpm。
10、优选的，步骤b)中所述铸造的过程具体为：
11、流槽及结晶器通入氩气，当流槽及结晶器中氧气含量小于50ppm时，将除气的高纯镁合金熔体经流槽引入结晶器进行半连续直冷铸造，得到铸锭。
12、优选的，所述半连续直冷铸造的铸造速度为25～55mm/min，水流量为90～140m3/h。
13、优选的，步骤b)中所述均质造的过程具体为：
14、将铸造得到的铸锭送入均热炉进行均质，得到均质后的铸锭；所述均质的温度为480～520℃，保温时间为20～32h。
15、优选的，步骤b)中所述锻造的过程具体为：
16、将均质后的铸锭加热至440～480℃，保温8～12h后，送至锻压机锻压，采用多向慢速变形工艺，锻压速度为0.5～3mm/s，得到锻造样件。
17、优选的，所述多向慢速变形工艺为四镦四拔工艺。
18、优选的，步骤b)中所述时效的温度为170～230℃，保温时间为45～65h。
19、本发明还提供了一种低密度高模量高强镁合金，采用上述技术方案所述的制备方法制备而成。
20、本发明提供了一种低密度高模量高强镁合金及其制备方法；该制备方法包括以下步骤：a)根据目标合金成分称取镁锭、中间合金、纯金属投入熔炼炉中，通入氩气至熔炼炉中氧气含量小于200ppm，进行加热升温；合金熔化后，温度达到730℃～760℃时，开始除气精炼，得到除气的高纯镁合金熔体；所述目标合金成分为：4～7wt％的gd，1.5～4wt％的y，1.5～3wt％的si，2～6wt％的li，3～8wt％的al，1～3wt％的zn，1.5～2.5wt％的nb，0.3～0.8％的zr，余量为mg；b)将步骤a)得到的除气的高纯镁合金熔体依次经铸造、均质、锻造和时效，得到低密度高模量高强镁合金。与现有技术相比，本发明提供的制备方法采用特定化学成分配合特定工艺步骤，实现整体较好的相互作用，制备得到的低密度高模量高强镁合金性能指标满足弹性模量≥57gpa，抗拉强度≥390mpa、断后伸长率≥6％，密度≤1.86g/cm3，满足航空航天飞行器轻量化的需求。
1.一种低密度高模量高强镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述中间合金包括镁钆中间合金、镁钇中间合金、镁硅中间合金、镁铌中间合金和镁锆中间合金；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述除气精炼采用氩气，氩气流量为40～60in/min，氩气压力为4～7barg，转子转速为720～850rpm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述铸造的过程具体为：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述半连续直冷铸造的铸造速度为25～55mm/min，水流量为90～140m3/h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述均质造的过程具体为：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述锻造的过程具体为：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述多向慢速变形工艺为四镦四拔工艺。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述时效的温度为170～230℃，保温时间为45～65h。
10.一种低密度高模量高强镁合金，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的制备方法制备而成。