一种高强韧耐蚀镁合金及其制备方法技术

一种高强韧耐蚀镁合金及其制备方法，所述高强韧耐蚀镁合金的成分及质量百分比组成为：Zn 3.5～6.5%，Mn 0.3～0.9%，Al 0.1～0.5%，Zr 0.005～0.025%，C 0.001～0.005%，Re 0.1～0.3%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。本发明专利技术高强韧耐蚀镁合金具有强度高、塑性好、耐腐蚀的优点，适合于铸造、轧制、挤压、锻造成铸件、板带、管材、型材和锻件，用于电子电器、汽车、船舶、轨道交通、航空航天等领域，具有广阔的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧耐蚀镁合金及其制备方法
本专利技术属于镁合金
，具体是涉及一种高强韧耐蚀镁合金及其制备方法。
技术介绍
镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、电磁屏蔽效果好等优点，在汽车、摩托车、电子信息、轨道交通、航空航天等领域具有很大的应用潜力。但目前大多数镁合金的绝对强度仍然较低，这就限制了镁合金在许多受力结构件上的应用。其次，镁合金是密排六方晶体结构，其室温塑性变形能力较差，限制了变形镁合金板带、管材、型材、锻件等的生产和应用。特别是镁合金的耐腐性能差，在潮湿的环境下很容易腐蚀，这就使镁合金对使用环境要求较高，这是限制镁合金普遍应用的主要原因之一。镁合金耐腐蚀性能差的原因，主要是镁的标准电极电位很低，镁是目前常用金属结构材料中最低的，当它与其他金属材料接触时容易形成腐蚀电偶，镁呈现牺牲阳极作用而加速腐蚀溶解，另外，镁合金的电偶腐蚀的阴极还可以是镁合金内部的第二相或杂质。另外，镁的化学性质活泼，在潮湿的环境中，镁合金容易与水分子发生反应，生成氧化镁膜，但这种氧化镁膜比较脆，特别是这种氧化镁膜的致密度差，不能对镁合金基体形成有效的保护作用。因此，积极探索增强镁合金耐腐蚀性能的途径，开发耐腐蚀的镁合金对于推动镁合金的应用具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种强度高、塑性好、耐腐蚀的高强韧耐蚀镁合金及其制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术所述的高强韧耐蚀镁合金，其特点是由以下成分及质量百分比组成：Zn3.5～6.5%，Mn0.3～0.9%，Al0.1～0.5%，Zr0.005～0.025%，C0.001～0.005%，Re0.1～0.3%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。优选的，本专利技术所述的高强韧耐蚀镁合金，由以下成分及质量百分比组成：Zn4.5%，Mn0.6%，Al0.3%，Zr0.015%，C0.003%，Re0.2%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。其中，所述Re的成分及质量百分比为：Pm14.4%，Eu12.9%，Tb15.5，Tm17.1%，Yb17.3%，Lu22.8%。本专利技术所述的高强韧耐蚀镁合金的制备方法，其特点是包括以下步骤：第一步：选用Mg-20Mn合金、Al-5Zr-1C合金、混合稀土Re和纯度大于或等于99.9%的镁锭、锌锭为原材料；第二步：在气体保护和700～760℃条件下加热熔化镁锭，然后加入占原材料总重量为3.5～6.5%的锌锭和1.5～4.5%的Mg-20Mn合金，搅拌熔化成镁合金液；第三步：对镁合金液进行精炼除气除杂，再加入占原材料总重量为0.1～0.5%的Al-5Zr-1C合金和0.1～0.3%的混合稀土Re，搅拌使镁合金液的成分均匀；第四步：将镁合金液依次流过石墨转子旋转速度为60～120转/分钟、氩气压力为30～60KPa的除气箱和孔隙度为30～60ppi的陶瓷过滤板进行在线除气和过滤处理；第五步：在680～740℃条件下将镁合金液铸造成镁合金，得到高强韧耐蚀镁合金。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术高强韧耐蚀镁合金的室温抗拉强度大于220MPa，伸长率大于10%，腐蚀速率小于3.24×10-3mg·cm-2·h-1，具有强度高、塑性好、耐腐蚀的优点，适合于铸造、轧制、挤压、锻造成铸件、板带、管材、型材和锻件，用于电子电器、汽车、船舶、轨道交通、航空航天等领域，具有广阔的市场应用前景。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术所述的高强韧耐蚀镁合金，由以下成分及质量百分比组成：Zn3.5～6.5%，Mn0.3～0.9%，Al0.1～0.5%，Zr0.005～0.025%，C0.001～0.005%，Re0.1～0.3%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。优选的，所述高强韧耐蚀镁合金的成分及质量百分比组成为：Zn4.5%，Mn0.6%，Al0.3%，Zr0.015%，C0.003%，Re0.2%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%。其中，所述Re的成分及质量百分比为：Pm14.4%，Eu12.9%，Tb15.5，Tm17.1%，Yb17.3%，Lu22.8%。其中，Zn是本专利技术所述高强韧耐蚀镁合金的主要合金元素，Zn在镁合金中具有固溶强化作用，还可与Mg形成MgZn强化相，提高镁合金的强度。Zn含量越高，MgZn相的数量也越多，镁合金的强度也越高，铸造性能越好。但Zn含量太高，也会导致镁合金的塑形下降。为确保镁合金获得足够的强度和塑性，因此，Zn含量选择在3.5～6.5%，优选的，Zn含量为4.5%。Mn在本专利技术镁合金中可形成MnAl6化合物弥散质点，能阻止镁合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，提高镁合金的强度和焊接性能。Mn在镁合金中还能溶解杂质Fe，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响，提高镁合金的抗腐蚀性能。但Mn含量太高也容易引起元素偏析，因此，选择添加0.3～0.9%的Mn，优选的，Mn含量为0.6%。Al、Zr、C是以Al-5Zr-1C合金形式加入到镁合金中。Al-5Zr-1C合金是一种新型的镁合金晶粒细化剂，是由氟锆酸钾和碳粉的混合物与铝液反应得到，内部含有大量的ZrC粒子。ZrC粒子都具有熔点高、稳定性好的特点，特别是ZrC粒子与镁同为密排六方晶体结构，并且晶格常数相近，晶格常数错配度非常低，是镁晶粒的优良非均质形核核心，可细化镁合金晶粒。专利技术人的大量实验研究表明，添加0.1～0.5%的Al-5Zr-1C合金，镁合金中含有0.005～0.025%的Zr，0.001～0.005%的C，可显著细化镁合金的晶粒，提高镁合金的强度和塑性。优选的，Al-5Zr-1C合金添加为0.3%，镁合金中含有0.015的Zr，0.003%的C。Re是含Pm、Eu两种轻稀土元素和Tb、Tm、Yb、Lu四种重稀土元素的混合稀土，稀土元素的物理化学性质活泼，能与镁合金液中的氢、氧、铁、硅、铜等杂质元素反应生成高熔点、高稳定性的稀土化合物，对镁合金液有深度净化作用，提高镁合金的纯净度，消除杂质元素对耐腐蚀性的有害影响。同时稀土元素还可以提高镁合金的电极电位，提高镁合金的抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀能力。另外，混合稀土元素在镁合金表面还可形成致密的复合稀土氧化膜，对镁合金基体形成有效和稳定的保护作用，提高镁合金的抗腐蚀能力。专利技术人的实验研究表明，添加含Pm、Eu两种轻稀土元素和Tb、Tm、Yb、Lu四种重稀土元素的混合稀土对于提高镁合金的耐腐蚀性能比添加一种或少数几种稀土元素的效果都更好，因此，选择添加0.1～0.3%的混合稀土Re，优选的，混合稀土Re添加量为0.2%。本专利技术还提供了所述高强韧耐蚀镁合金的制备方法，具体包括以下步骤：第一步：选用Mg-20Mn合金、Al-5Zr-1C合金、混合稀土Re和纯度大于或等于99.9%的镁锭、锌锭为原材料；第二步：在气体保护和700～760℃条件下加热熔化镁锭，然后加入占原材料总重量为3.5～6.5%的锌锭和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强韧耐蚀镁合金，其特征在于由以下成分及质量百分比组成：Zn 3.5～6.5%，Mn 0.3～0.9%，Al 0.1～0.5%，Zr 0.005～0.025%，C 0.001～0.005%，Re 0.1～0.3%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%，其中所述Re的成分及质量百分比为：Pm 14.4%，Eu 12.9%，Tb 15.5，Tm 17.1%，Yb 17.3%，Lu 22.8%。

【技术特征摘要】
1.一种高强韧耐蚀镁合金，其特征在于由以下成分及质量百分比组成：Zn3.5～6.5%，Mn0.3～0.9%，Al0.1～0.5%，Zr0.005～0.025%，C0.001～0.005%，Re0.1～0.3%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%，其中所述Re的成分及质量百分比为：Pm14.4%，Eu12.9%，Tb15.5，Tm17.1%，Yb17.3%，Lu22.8%。2.根据权利要求1所述的高强韧耐蚀镁合金，其特征在于由以下成分及质量百分比组成：Zn4.5%，Mn0.6%，Al0.3%，Zr0.015%，C0.003%，Re0.2%，余量为Mg和不可避免的杂质，杂质单个≤0.05%，总量≤0.15%，其中所述Re的成分及质量百分比为：Pm14.4%，Eu12.9%，Tb15.5，Tm17.1%，Yb17.3%，Lu22...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺成，农登，黎小辉，郑开宏，
申请(专利权)人：广东省材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44