一种耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金，包括：2～6wt％的Zn，2～4.5wt％的La，2～7wt％的Gd，0.1～0.5wt％的Mn，余量为镁。本发明专利技术提供的高温抗蠕变镁合金中含有Zn、La和Gd，熔化后三者形成三维空间分布的连续网状第二相结构，第二相同时有多种结构，从而在高温条件下可以有效地阻碍位错滑移和孪晶形成，此外在基体中还形成了大量的Mg

【技术实现步骤摘要】
一种耐200
℃
超高压蠕变的压铸镁合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及镁合金
，尤其涉及耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁合金的密度为1.72g/cm3，且具有较高的比强度和比刚度、高阻尼性能、良好的电磁屏蔽性能以及生物可降解性能等等，是目前工程应用中密度最低的金属结构材料，在汽车、航空航天、轨道交通、军工国防等领域具有重要的应用价值和意义。目前，市场上应用最多的是压铸镁合金，占镁合金用量的85％以上，主要合金体系集中在Mg
‑
Al系。由于Mg
‑
Al合金的高温性能，尤其是抗蠕变性能较差，其应用温度被严格限制在120℃以下。
[0003]当前，全球新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展，汽车与能源、交通、信息等领域有关技术加速融合，电动化、网联化、智能化成为了汽车产业的发展潮流和趋势。近年来，世界主要汽车大国纷纷加强战略谋划、强化政策支持，促使新能源汽车进入加速发展新阶段。伴随而来的就是技术的高要求和新突破。其中新材料，尤其是高性能铝/镁合金成为了汽车减重和性能改善关注的重点。目前镁合金在汽车、高铁、飞机等上已经有了一定的应用，但基本集中在非承力结构件上，如汽车方向盘、中控台等。由于这些结构件本身重量有限，很难实现汽车的大幅度减重。因此，要想实现汽车、轨道列车、航天器等的大幅度减重，必须开发高性能耐热镁合金。目前已经公开报道的耐热铸造镁合金主要集中在AE(Mg
‑
Al
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RE)系，AS(Mg
‑
Al
‑
Si)系，Mg
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RE系，以及Mg
‑
Al
‑
Ca和Mg
‑
Al
‑
Sr系，这些合金具有较好的耐热性能，使用温度可以到175℃，其中AE44合金及Mg
‑
RE合金的使用温度可以接近200℃。但是，目前开发的耐热及抗蠕变镁合金很少被应用，究其主要原因仍然是抗蠕变强度满足不了实际使用要求。目前开发的抗蠕变镁合金在200℃下的蠕变强度普遍低于80MPa，而实际应用中需要的抗蠕变应力则要高很多，可达160MPa以上。因此，开发耐超高压蠕变的压铸镁合金成为耐热镁合金发展的趋势之一。
[0004]现有技术通过向Mg
‑
Al系合金中加入稀土元素、碱土元素或者对RE合金进行进一步合金化等，开发出了具有较好高温抗蠕变性能的铸造镁合金，但是这些合金在200℃下，其蠕变强度普遍低于80MPa。通过对AE系合金进行进一步合金化及成分优化，虽然大幅度提高合金的高温强度，但对合金蠕变性能的提升没有明显的效果。目前还没有一种镁合金的抗蠕变性能可以完全满足在200℃下160MPa以上的高应力条件下的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题在于提供一种压铸镁合金，本申请提供的压铸镁合金的抗蠕变性能可满足200℃下160MPa以上的高应力。
[0006]有鉴于此，本申请提供了一种耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金，包括：
[0007][0008](La+Gd)/Zn的质量比大于1.2，合金元素总含量大于8wt％；
[0009]镁余量。
[0010]优选的，所述Zn的含量为3～5wt％，所述La的含量为2.5～3.5wt％，所述Gd的含量为3～5wt％，Mn的含量为0.25～0.4wt％。
[0011]优选的，所述Zn、La、Gd和Mn的总含量为9.0～20.0wt％。
[0012]优选的，(La+Gd)/Zn为1.2～5.0。
[0013]优选的，杂质元素Si、Fe、Ni、Cu、Be的总含量小于0.1wt％。
[0014]本申请还提供了所述的压铸镁合金的制备方法，包括以下步骤：
[0015]按照成分配比将镁源、锌源、镧源、钆源和锰源混合进行熔炼，得到合金液；
[0016]将所述合金液进行高压铸造，得到压铸镁合金。
[0017]优选的，所述熔炼的温度为700～800℃。
[0018]优选的，所述高压铸造的温度为700～750℃。
[0019]优选的，所述合金液的制备过程具体为：
[0020]将预热后的镁源、锌源、镧源、钆源和锰源进行熔炼，得到第一混合金属液；
[0021]将所述第一混合金属液和预热后的锌源混合，得到合金液。
[0022]优选的，所述预热后的镁源、锌源、镧源、钆源和锰源的温度为180～400℃，所述预热后的锌源的温度为200～400℃。
[0023]本专利技术提供的压铸镁合金中含有Zn、La和Gd，熔化后三者形成多种晶体结构组成的三维空间连续分布的Mg
‑
Zn
‑
La、Mg
‑
La、Mg
‑
Zn
‑
Gd等第二相网格，在高温条件下这些连续的第二相空间网络结构可以有效地阻碍位错滑移和孪晶形成，从而提高合金变形的抗力；另外，在镁基体中的Zn和Gd在蠕变过程中会形成基面析出相，同时少量的Mn也会在基体中形成细小的第二相，有效阻碍基体中的位错滑移；因此本专利技术提供的合金在200℃下、极高的蠕变应力条件下具有优异的蠕变性能。
[0024]实验结果表明，本专利技术提供的耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金在200℃下使用，蠕变应力为160MPa，稳态蠕变速率小于3
×
10
‑8，蠕变应力为200MPa，稳态蠕变速率小于1
×
10
‑6。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1得到的耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金的金相组织照片；
[0026]图2为本专利技术实施例1得到的耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金的背电子散射扫描电镜照片。
具体实施方式
[0027]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是
应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0028]鉴于现有技术中，压铸镁合金在高温高压下对蠕变性能的需求，本申请提供了一种耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金，其中含有Zn、La和Gd，熔化后三者形成多种晶体结构组成的三维空间连续分布的Mg
‑
Zn
‑
La、Mg
‑
La、Mg
‑
Zn
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Gd等第二相网格，在高温条件下这些第二相空间网络结构可以有效地阻碍位错滑移和孪晶形成，从而提高合金变形的抗力；另外，在镁基体中的Zn和Gd在蠕变过程中会形成基面析出相，少量的Mn也会在基体中形成多种形貌的细小第二相，从而有效阻碍基体中的位错滑移；因此，本专利技术提供的合金在200℃、超高压力如200MPa下具有很好的抗蠕变性能。
[0029]具体的，本专利技术提供了一种耐200℃超高压蠕变的压铸稀土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐200℃超高压蠕变的压铸镁合金，包括：(La+Gd)/Zn的质量比大于1.2，合金元素总含量大于8wt％；镁余量。2.根据权利要求1所述的压铸镁合金，其特征在于，所述Zn的含量为3～5wt％，所述La的含量为2.5～3.5wt％，所述Gd的含量为3～5wt％，Mn的含量为0.25～0.4wt％。3.根据权利要求1所述的压铸镁合金，其特征在于，所述Zn、La、Gd和Mn的总含量为9.0～20.0wt％。4.根据权利要求1所述的压铸镁合金，其特征在于，(La+Gd)/Zn为1.2～5.0。5.根据权利要求1所述的压铸镁合金，其特征在于，杂质元素Si、Fe、Ni、Cu、Be的总含量小于0.1wt％。6.权利要求1所述的压铸镁合金的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕术慧，杨强，孟繁智，邱鑫，孟健，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：