【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料加工领域，提供了一种低合金化高耐蚀镁合金及其制备方法。
技术介绍
1、镁合金作为最轻的金属结构材料，同时还具有高比强度、高比刚度等特点，是汽车、高铁、航空航天以及国防军工等领域实现轻量化目标的理想材料。此外，镁合金电磁屏蔽性能好、导热快，在3c产品领域具有广阔的应用前景。部分镁合金与人体力学性能匹配、生物相容性好，是极具潜力的可降解生物医用材料。然而，镁的标准电极电位很低，镁合金中基体与析出相接触时易发生严重电偶腐蚀。此外，镁的pbr(pilling-bedworth ratio，氧化物与形成该氧化物消耗的金属体积比)小于1，其表面腐蚀膜层疏松多孔，容易被腐蚀性介质渗透，导致镁合金耐蚀性差，严重制约其实际应用。
2、众所周知，镁合金中难以避免的fe杂质是造成其腐蚀快的关键原因。fe单质以及富fe析出相与镁基体之间存在很大电位差，易引发严重电偶腐蚀，同时对析氢反应具有较高的电催化作用，进而显著降低镁合金耐蚀性。fe在镁中固溶度极低，即使是质量百分比低于0.005％的fe杂质在凝固及形变热处理过程中也极易析出，对镁合金耐蚀性产生显著的不利影响。因此，如何控制fe杂质析出，是提升镁合金耐蚀性亟待解决的关键技术问题；此外，镁合金的晶粒、析出相或共晶相尺寸较大，也将导致镁合金耐腐蚀性较差。现有技术通过加大镁合金组分添加量和稀土含量、高温长时间处理等工艺提高合金耐蚀性，这将增加合金生产成本。因此如何通过降低合金生产成本、简化工艺的方式，避免生成fe杂质析出相、细化晶粒、减小析出相或共晶相尺寸，提高腐蚀膜层保
技术实现思路
1、为了解决上述技术难题，本专利技术提供了一种低合金化高耐蚀镁合金，按质量百分比计，它包括如下组分：ca：0.05-0.5％，in：0-1.0％，稀土元素：0-2.0％，不可避免的杂质≤0.03％，余量为mg；所述稀土元素为gd、dy、ho、tm、er、sc中的一种或任意组合；它的制备方法包括如下步骤：
2、(1)在保护气体下，将纯mg、mg-ca中间合金在680-700℃下加热熔化；再在700-750℃条件下，加入稀土元素中间合金，待完全熔化后在690-720℃加入纯in，搅拌5-10分钟后，保温10-20分钟，进行精炼、清渣后，获得合金熔液；所述的稀土元素中间合金为mg-gd、mg-dy、mg-ho、mg-tm、mg-er、mg-sc中间合金的一种或任意组合；
3、(2)将步骤(1)获得的合金熔液通过重力铸造法浇注到铜模或进行双辊铸轧处理，在冷却速率为250-650k/s的情况下，分别得到亚快速凝固铸态或铸轧态合金坯料；
4、(3)将步骤(2)获得的铸态或铸轧态合金坯料进行均质热处理，水冷至室温，获得均质化坯料，所述的均质热处理为：在250-450℃保温0.5-4小时；
5、(4)将步骤(3)获得的均质化坯料进行多道次轧制，获得轧制态坯料，然后进行再结晶退火处理后获得低合金化高耐蚀镁合金；
6、步骤(2)所述的双辊铸轧处理为：铸轧速度为3-8米/分钟，铸轧温度为620-700℃，铸轧辊缝为3-12毫米；
7、步骤(4)所述的多道次轧制为：总道次为5-12道次，每道次轧制前在200-400℃保温5-20分钟，轧制温度250-380℃；每道次压下量为20-50％，总压下量为60-90％；所述的再结晶退火处理为：在200-350℃保温5-120分钟。
8、进一步地，按质量百分比计，所述的ca：0.1-0.3％，in：0.1-0.8％。
9、进一步地，按质量百分比计，所述的稀土合金元素为0.1-1.8％。
10、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
11、与现有技术相比，本专利技术减少了合金添加量或稀土合金添加量的情况下(甚至不加任何稀土的情况下)，减少高温长时间处理工艺等，合金添加量≤3.5％，属于低合金体系，本专利技术通过合金组分相互作用、配比、工艺和工艺参数的协同调控作用，减少杂质及析出相数量降低电偶腐蚀，形成完全再结晶细晶组织促进镁基体均匀腐蚀提升膜层连续性，消除轧制后合金中的位错及残余应力提高膜层稳定性。与现有技术获得的合金相比，本专利技术获得的合金在5.5wt.％氯化钠溶液中浸泡14天后的平均析氢速率≤0.072ml/cm2/d，平均失重速率≤0.096mg/cm2/d，平均腐蚀速率≤0.201mm/y，数值均低于现有技术获得的合金，因此本专利技术获得的合金耐腐蚀性均优于现有技术获得的合金，与此同时，本专利技术还能实现合金力学性能与现有技术获得的合金相当的力学性能，即本专利技术保证了合金高力学性能的同时，还提高了合金的耐腐蚀性。详细分析如下：
12、1.现有技术获得的镁合金中存在al-fe、mn-fe、zr-fe等富fe析出相，此外还普遍存在大量粗大第二相，这将引起严重局部腐蚀。而本专利技术通过促使fe杂质强制固溶有效避免生成al-fe、mn-fe、zr-fe等析出相，通过亚快速凝固减少粗大第二相，也就是说有效避免高电位的富fe相和第二相析出，抑制了电偶腐蚀，同时能够有效减弱阴极析氢反应，显著降低镁的阳极溶解速率。
13、2.现有技术中稀土元素在镁中多以析出相形式存在，对pbr(pilling-bedworthratio，氧化物与形成该氧化物消耗的金属体积比)提升作用有限，表面腐蚀膜层疏松多孔，容易被腐蚀性介质渗透，导致镁合金耐蚀性差，严重制约镁合金的实际应用；而本专利技术获得的镁合金中稀土元素固溶在镁基体内显著提升pbr，腐蚀过程中生成的稀土氧化物/氢氧化物能够充分参与膜层的形成过程，有利于改善膜层致密性，进而阻碍腐蚀性介质与镁基体接触，此外有效地消除了位错与残余应力，最终降低了电偶腐蚀和阴极析氢反应，较好地改善了膜层钝化能力并提升了膜层连续性，与此同时，本专利技术获得的合金第二相尺寸(＜1微米)小且数量少，能够快速完全溶解，溶解后产生的钙离子与溶解到溶液中的二氧化碳相结合，能够生成钙化物富集到腐蚀产物层中，进而提升膜层保护性，这将有效阻止合金表面的进一步腐蚀。
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1.一种低合金化高耐蚀镁合金，其特征在于：按质量百分比计，它包括如下组分：Ca：0.05-0.5％，In：0-1.0％，稀土元素：0-2.0％，不可避免的杂质≤0.03％，余量为Mg；所述稀土元素为Gd、Dy、Ho、Tm、Er、Sc中的一种或任意组合；它的制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低合金化高耐蚀镁合金，其特征在于：按质量百分比计，所述的Ca：0.1-0.3％，In：0.1-0.8％。
3.根据权利要求1所述的一种低合金化高耐蚀镁合金，其特征在于：按质量百分比计，所述的稀土合金元素为0.1-1.8％。
【技术特征摘要】
1.一种低合金化高耐蚀镁合金，其特征在于：按质量百分比计，它包括如下组分：ca：0.05-0.5％，in：0-1.0％，稀土元素：0-2.0％，不可避免的杂质≤0.03％，余量为mg；所述稀土元素为gd、dy、ho、tm、er、sc中的一种或任意组合；它的制备方法包括如下步骤：...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓敏，王慧远，郑士建，刘泽田，靳慎豹，花珍铭，李爽，司文平，张凯，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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