一种高强度耐腐蚀镁锂合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强度耐腐蚀镁锂合金及其制备方法。所述合金成分为3‑6wt.%Li，1‑2wt.%Al，0.1‑1wt.%Sc，余量为Mg及不可避免的杂质。其制备方法包括真空熔铸、挤压加工及热处理。本发明专利技术提供的合金成分在降低锂含量的基础上，减少合金化元素的种类，只保留强化效果好且密度低的元素，减少原材料带入的影响腐蚀性的杂质，同时添加少量的Sc，细化晶粒，改变晶界的形貌，经过挤压变形和热处理获得高强度耐腐蚀的镁锂合金。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐腐蚀镁锂合金及其制备方法
本专利技术涉及有色金属领域，具体涉及一种高强度耐腐蚀镁锂合金及制备方法。
技术介绍
镁合金具有低密度、高比强度、高比刚度、友谊的减震性能和突出的电磁屏蔽性能，并且回收性能好，被誉为“二十一世纪绿色金属结构材料”，在航空航天、交通运输、通讯、3C等产业具有广泛的应用。镁合金塑性变形能力差，在镁合金中添加锂元素形成的镁锂合金，不仅具有更低的密度，而且改变了镁合金变形能力差的问题，在结构减重方向具有突出的优势。目前获得工业应用的镁锂合金主要有三种牌号，MA21、MA18、LA141，这三种合金强度均不高，因此提高镁锂合金的强度是一个重要的课题。经文献检索发现，申请号为201310177285.1,200710144339.9,2014103366310,2016107043149的专利均提供了一种高强度的镁锂合金材料及制备方法，这些专利公开的合金，主要通过添加大量的合金化元素以及稀土元素（Al、Zn、Zr、Mn、Y、Ce、Gd等）来提高合金的强度，这样一来，一方面由于元素种类多而不可避免的引入杂质，另一方面稀土元素含量高会造成成本及密度变大。另外一个重要点就是这些合金中锂含量普遍偏高（8-12%），且由于杂质较多势必影响合金的耐腐蚀性能。为了保持镁锂合金的低密度，开发高强度的镁锂合金，应减少锂含量，降低成本。添加强化元素种类及含量应尽量少，避免引入杂质，选择强化效果好且密度较低的元素（如Al），减少密度较高的元素（如Zn、Sn），为降低成本及不影响密度，应添加少量或不添加稀土元素，选择添加量少、细化效果好，且对耐蚀性有作用的元素（如Sc）。Sc作为很好的合金化元素在铝合金中得到应用，并产生新的合金体系。Sc密度小，与Al接近，不会对合金的密度造成大的影响，另一方面，细化效果好，同时能改变晶界形貌，具有提高耐腐蚀性的作用。
技术实现思路
本专利技术提出了一种高强度耐腐蚀镁锂合金及制备方法，合金中锂含量较低，合金化元素较少。实现本专利技术的技术方案是：一种高强度耐腐蚀镁锂合金，合金包括以下重量百分比的原料：3-6wt.%Li，1-2wt.%Al，0.1-1wt.%Sc，不可避免的杂质总含量小于0.03%，余量为Mg。所述Sc以Mg-Sc中间合金的方式加入。所述的高强度耐腐蚀镁锂合金的制备方法，步骤如下：（1）将合金原料置于真空熔炼炉中进行熔炼，熔炼过程先抽真空后充入氩气保护，金属完全融化后进行搅拌并静置，浇铸到金属模具中得到铸锭；（2）将步骤（1）中的铸锭进行均匀化处理，处理后进行热挤压得到合金。所述步骤（1）中真空熔炼炉真空度小于100Pa，融化金属浇铸温度为720℃。所述步骤（2）中均匀化处理的步骤为：铸锭在280℃下处理12h，空冷。所述步骤（2）中热挤压温度为280-350℃，挤压速度2-4m/min，挤压比为16。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术提供的高强度耐腐蚀镁锂合金材料锂含量较低，具有低成本的特点，成分元素种类少，成分简单，减少了由原材料引入的杂质；钪元素的加入，对密度影响不大，且能大幅度提高合金的强度和抗腐蚀性能；（2）本专利技术采用挤压开坯的生产方法，挤压变形不仅消除了部分铸造缺陷，而且挤压后的合金具有完全再结晶组织，大角晶界占90%以上，有利于合金性能的均匀性；（3）本专利技术制备的高强度耐腐蚀镁锂合金材料，在光学显微镜下可以清晰的看到晶粒组织细小均匀，抗拉强度260MPa-300MPa，延伸率高于20%，具有良好的耐腐蚀性能；（4）本专利技术提供的高强度耐腐蚀镁锂合金材料的制备工艺操作简单，所涉及设备均为工业化设备，方法切实可行，利于工业化生产。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种高强度耐腐蚀镁锂合金，镁锂合金材料由以下组分按质量百分比组成：5wt.%Li，2wt.%Al，0.5wt.%Sc，余量为Mg。原材料采用高纯度金属锭，按比例称取。锂锭的切取和称重在真空手套箱中进行，并用报纸等将表面的没有及其他擦干净。装炉时，按照大块在下，小块在上，锂锭放在最上面的原则，熔炼过程先抽真空后冲入氩气保护，金属完全溶化后进行搅拌静置，在720℃浇铸到金属模具中。对铸锭进行热挤压，挤压前进行均匀化处理，均匀化处理工艺为280℃/12h，空冷。挤压工艺参数为：挤压温度280℃，挤压速度4m/min，挤压比为16。将得到的镁锂合金材料按照国标加工成拉伸试样，在电子试验机上进行拉伸测试，检测镁锂合金材料的力学性能。其抗拉强度和延伸率分别为286.42MPa和23%。截取合适尺寸的试样放置在实验室中，不做任何保护措施，一年后观察，合金表面没有明显的腐蚀现象，没有腐蚀产物生成，表面已经没有金属光泽，但仍颜色与呈现挤压后没有明显变化，仍为银白色。实施例2镁锂合金材料由以下组分按质量百分比组成：3wt.%Li，1wt.%Al，0.1wt.%Sc，余量为Mg。原材料采用高纯度金属锭，按比例称取。锂锭的切取和称重在真空手套箱中进行，装炉时，按照大块在下，小块在上，锂锭放在最上面的原则，熔炼过程先抽真空后冲入氩气保护，金属完全溶化后进行搅拌静置，在720℃浇铸到金属模具中。对铸锭进行热挤压，挤压前进行均匀化处理，均匀化处理工艺为280℃/12h，空冷。挤压工艺参数为：挤压温度320℃，挤压速度2.8m/min，挤压比为16。将得到的镁锂合金材料按照国标加工成拉伸试样，在电子试验机上进行拉伸测试，检测镁锂合金材料的力学性能。其抗拉强度和延伸率分别为268.35MPa和21%。截取合适尺寸的试样放置在实验室中，不做任何保护措施，一年后观察，合金表面没有明显的腐蚀现象，没有腐蚀产物生成，颜色与挤压后没有明显变化，仍为银白色。实施例3镁锂合金材料由以下组分按质量百分比组成：6wt.%Li，1.5wt.%Al，1wt.%Sc，余量为Mg。原材料采用高纯度金属锭，按比例称取。锂锭的切取和称重在真空手套箱中进行，装炉时，按照大块在下，小块在上，锂锭放在最上面的原则，熔炼过程先抽真空后冲入氩气保护，金属完全溶化后进行搅拌静置，在720℃浇铸到金属模具中。对铸锭进行热挤压，挤压前进行均匀化处理，均匀化处理工艺为280℃/12h，空冷。挤压工艺参数为：挤压温度300℃，挤压速度3.7m/min，挤压比为16。将得到的镁锂合金材料按照国标加工成拉伸试样，在电子试验机上进行拉伸测试，检测镁锂合金材料的力学性能。其抗拉强度和延伸率分别为275.08MPa和27%。截取合适尺寸的试样放置在实验室中，不做任何保护措施，一年后观察，合金表面没有明显的腐蚀现象，没有腐蚀产物生成，颜色与挤压后没有明显变化，仍为银白色。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐腐蚀镁锂合金，其特征在于，合金包括以下重量百分比的原料：3‑6 wt.%Li，1‑2 wt.%Al，0.1‑1 wt.%Sc，不可避免的杂质总含量小于0.03%，余量为Mg。

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐腐蚀镁锂合金，其特征在于，合金包括以下重量百分比的原料：3-6wt.%Li，1-2wt.%Al，0.1-1wt.%Sc，不可避免的杂质总含量小于0.03%，余量为Mg。2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀镁锂合金，其特征在于：所述Sc以Mg-Sc中间合金的方式加入。3.权利要求1所述的高强度耐腐蚀镁锂合金的制备方法，其特征在于步骤如下：（1）将合金原料置于真空熔炼炉中进行熔炼，熔炼过程先抽真空后充入氩气保护，金属完全融化后进行搅拌并静置，浇铸到金属模具中得到铸锭；（2）将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭贺，郭冬青，刘豫喜，张红松，王新莉，漆婷婷，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41