本发明专利技术提供一种高强度Mg‑Li‑Zn‑Er超轻合金的制备方法，所述制备方法包括：原料熔炼步骤，称取纯Mg、纯Zn、Mg‑Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂，经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li、铸造步骤，铸造成Mg‑Li‑Zn‑Er合金锭；塑性变形步骤，将得到的Mg‑Li‑Zn‑Er合金锭进行均匀化处理，再进行塑性变形加工；热处理步骤，将得到的完成塑性变形加工的Mg‑Li‑Zn‑Er合金锭进行时效处理，得到高强度的Mg‑Li‑Zn‑Er超轻合金。所制备的Mg‑Li‑Zn‑Er超轻合金具有较高的强度。
【技术实现步骤摘要】
一种高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法
本专利技术属于金属材料
，涉及一种镁合金的制备方法，特别涉及一种高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法。
技术介绍
镁(Mg)合金具有密度低、来源广泛、比强度和比刚度高等优点，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。通过向镁合金中添加Li进行合金化，能够进一步降低其密度，并改善镁合金的塑性，因此，镁锂合金在航空航天等对轻量化要求很高的领域有着广泛的潜在应用前景。目前来看，限制镁锂合金应用的一大难题是其强度偏低，难以满足工程应用的要求，因此，开发新型高强镁锂合金具有非常重要的价值。镁锂合金中常用的合金元素包括Al、Zn、Si等，但是之前的研究表明，这些元素对于镁锂合金强度的提升幅度非常有限。稀土是镁合金有效的强化元素，研究表明，La、Ce等轻稀土单独添加或混合添加对于镁锂合金强度有一定的提升作用。与轻稀土相比，Gd、Y等重稀土对镁合金的强化作用体现得更为突出，研究者们已开发出一系列以Gd、Y为主要合金元素的高强镁合金。许道奎等公开了《一种准晶相强化镁锂合金及其制备方法》(公开号CN1948532A)，通过控制Zn和Y的配比，在合金中形成准晶强化相，获得一种具有较高强度的镁锂合金。与Y类似，Er的加入同样能形成准晶强化相。因此，如何通过向镁锂合金中添加其他辅助的元素，获得一种新型高强度Mg-Li超轻合金，成为亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法，包括以下步骤：a)原料熔炼步骤，称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂，经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li、铸造步骤，铸造成Mg-Li-Zn-Er合金锭；b)塑性变形步骤，将步骤a)得到的Mg-Li-Zn-Er合金锭进行均匀化处理，再进行塑性变形加工；c)热处理步骤，将步骤b)得到的完成塑性变形加工的Mg-Li-Zn-Er合金锭进行时效处理，得到高强度的Mg-Li-Zn-Er超轻合金。可选的，步骤a)中原料熔炼步骤为在SF6和CO2混合气体保护下进行。可选的，步骤a)中将纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li和铸造步骤，铸造成Mg-Li-Zn-Er合金锭的具体步骤包括：i)称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金和纯Li，按照制备合金质量的5-10％称取锂盐溶剂，再将上述所有原料在180-250℃下预热烘干3h以上，得到烘干的纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂；ii)将步骤i)得到的烘干后的Mg和锂盐溶剂放入坩埚电阻炉中加热熔化得到镁液；锂盐溶剂的成分为重量比3:1的LiCl和LiF,锂盐溶剂受热熔化后可以覆盖在合金溶剂表面，有效地抑制合金氧化燃烧。iii)将步骤ii)得到的镁液加热至700-740℃，然加入步骤i)得到的烘干后的纯Zn,加热至其全部熔化成金属液体，待金属液体温度回升至700-740℃后，加入步骤i)得到的烘干后的Mg-Er中间合金，加热至其全部熔化成金属液体，待金属液体温度降至670-680℃后，将步骤i)得到的烘干后的纯Li用不锈钢丝网包覆，再将其用不锈钢钟罩压入熔体中，待所述纯Li完全熔化后取出钟罩和不锈钢丝网；iv)将步骤iii)得到的金属液体温度升至700-740℃，保温10分钟，撇去表面浮渣，再浇铸至模具中，得到Mg-Li-Zn-Er合金锭。可选的，步骤iv)中所述模具为预热至200℃的钢制模具。可选的，步骤b)中所述均匀化处理工艺包括将Mg-Li-Zn-Er合金锭在300-400℃下保温6-12h；均匀化处理可以使铸态合金锭中的化学元素分布更加均匀。可选的，步骤b)中所述塑性变形加工的方式为挤压、轧制和锻造中的一种，加工温度在150-250℃范围内；该温度范围可以确保合金变形过程中具有良好的塑性，保证其塑性加工性能。可选的，步骤c)中所述时效处理的温度在100-200℃范围内，时效处理的时间在8-24h范围内；时效处理可以促进强化相的析出。可选的，所述高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金包含以重量百分比计的下列组分：6-10wt％的Li，3-9wt％的Zn，0.5-1.5wt％的Er，0-0.02wt％的杂质元素，包括Si、Fe、Cu和Ni，其它为Mg。可选的，所述Zn和Er的重量比为6:1。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下优点：本专利技术采用熔炼、塑性变形和热处理步骤，向镁锂合金中同时添加Zn和Er两种元素，形成准晶强化相，得到了高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金，该合金具有低密度、高强度和高塑性的特点，满足了目前工程上的应用要求。此外，本专利技术的制备方法具有操作简单、方便的特点。附图说明图1是本专利技术一实施高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法的流程示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，目前，工业上使用的镁合金存在强度偏低的问题，难以满足工程应用要求。分析存在上述问题的原因包括：工业上为了轻量化的要求，往往在镁合金中添加锂降低密度，同时在镁锂合金中添加Al、Zn、Si等其他元素提升强度，但效果均不理想。而研究表明重稀土金属是镁锂合金非常有效地强化元素。所以，为了解决镁锂合金强度偏低问题，本专利技术提供一种高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法，能够提高所得到的合金的强度。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参考图1，图1示出了本专利技术一实施高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法的流程示意图。具体地，包括以下基本步骤：a)原料熔炼步骤，称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂，经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li、铸造步骤，铸造成Mg-Li-Zn-Er合金锭；b)塑性变形步骤，将得到的Mg-Li-Zn-Er合金锭进行均匀化处理，再进行塑性变形加工；c)热处理步骤，将得到的完成塑性变形加工的Mg-Li-Zn-Er合金锭进行时效处理，得到高强度的Mg-Li-Zn-Er超轻合金。下面将结合附图对本专利技术做进一步说明。参考图1，执行步骤a)，称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂，经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li、铸造步骤，铸造成Mg-Li-Zn-Er合金锭。本专利技术中，原料熔炼步骤为在SF6和CO2混合气体保护下进行，本步骤中称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂，经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li、铸造步骤，铸造成Mg-Li-Zn-Er合金锭的具体步骤包括：i)称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金和纯Li，按照制备合金质量的5-10％称取锂盐溶剂，再将上述所有原料在180-250℃下预热烘干3h以上，得到烘干的纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂；ii)将步骤i)得到的烘干后的Mg和锂盐溶剂放入坩埚电阻炉中加热熔化得到镁液；iii)将步骤ii)得到的镁液加热至700-740℃，然加入步骤i)得到的烘干后的纯Zn,加热至其全部熔化成金属液体，待金属液体温度回升至700-740℃后，加入步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度Mg‑Li‑Zn‑Er超轻合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)原料熔炼步骤，称取纯Mg、纯Zn、Mg‑Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂，经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li、铸造步骤，铸造成Mg‑Li‑Zn‑Er合金锭；b)塑性变形步骤，将步骤a)得到的Mg‑Li‑Zn‑Er合金锭进行均匀化处理，再进行塑性变形加工；c)热处理步骤，将步骤b)得到的完成塑性变形加工的Mg‑Li‑Zn‑Er合金锭进行时效处理，得到高强度的Mg‑Li‑Zn‑Er超轻合金。
【技术特征摘要】
1.一种高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)原料熔炼步骤，称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂，经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li、铸造步骤，铸造成Mg-Li-Zn-Er合金锭；b)塑性变形步骤，将步骤a)得到的Mg-Li-Zn-Er合金锭进行均匀化处理，再进行塑性变形加工；c)热处理步骤，将步骤b)得到的完成塑性变形加工的Mg-Li-Zn-Er合金锭进行时效处理，得到高强度的Mg-Li-Zn-Er超轻合金。2.根据权利要求1所述的一种高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法，其特征在于，步骤a)中原料熔炼步骤在SF6和CO2混合气体保护下进行。3.根据权利要求1所述的一种高强度Mg-Li-Zn-Er超轻合金的制备方法，其特征在于，步骤a)中，称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂，经过烘料、熔Mg、加Zn和Er、加Li、铸造步骤，铸造成Mg-Li-Zn-Er合金锭的具体步骤包括：i)称取纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金和纯Li，按照制备合金质量的5-10％称取锂盐溶剂，再将上述所有原料在180-250℃下预热烘干3h以上，得到烘干的纯Mg、纯Zn、Mg-Er中间合金、纯Li和锂盐溶剂；ii)将步骤i)得到的烘干后的Mg和锂盐溶剂放入坩埚电阻炉中加热熔化得到镁液；iii)将步骤ii)得到的镁液加热至700-740℃，然加入步骤i)得到的烘干后的纯Zn,加热至其全部熔化成金属液体，待金属液体温度回升至700-740℃后，加入步骤i)得到的烘干后的Mg-Er中间合金，加热至其全部熔化成金属液...
【专利技术属性】
技术研发人员：张扬，宋雷鹏，丛孟启，卢雅琳，李小平，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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