本發(fā)明屬于鎂合金制備，具體涉及一種具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鎂的密度為1.74g/cm3，遠(yuǎn)低于目前常見(jiàn)金屬鋁(al，2.7g/cm3)，鈦(ti，4.5g/cm3)，鐵(fe，7.9g/cm3)，是最輕的工程金屬，此外鎂及其合金還具有比強(qiáng)度高、良好的加工性能、良好的熱傳導(dǎo)性能等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天和汽車(chē)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，顯著的減重效果也為實(shí)現(xiàn)輕量化、節(jié)能和減排等目標(biāo)做出突出貢獻(xiàn)。然而，傳統(tǒng)商業(yè)鎂合金在常規(guī)變形過(guò)程中容易形成基面織構(gòu)，導(dǎo)致其室溫塑性和成形性能差，使得鎂合金的規(guī)?；瘧?yīng)用進(jìn)程受阻。此外，鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極為-2.37v(vs.she)，具有較高的電化學(xué)活性，遠(yuǎn)低于鋁(-1.56v?vs.she)和鐵(-0.25v?vs.she)，極易受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕。鎂合金在空氣中形成的mgo與mg(oh)2膜層形成速度較慢且疏松多孔，在鎂上生成的氧化物或氫氧化物層在大多數(shù)水環(huán)境或濕度存在下都是可溶的，難以對(duì)基體提供有效的保護(hù)，較差的耐蝕性也是阻礙鎂合金工程應(yīng)用的短板。

2、授權(quán)號(hào)為“cn107475590b”且標(biāo)題為“一種高強(qiáng)高塑性鑄造鎂合金及其制備方法”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)披露了一種鎂合金，其元素質(zhì)量百分比組成為：zn?3％～6％，y?8％～11％，ca?0.4％～0.6％，mn0.5％～1.5％，雜質(zhì)＜0.1％，余量為mg。該對(duì)比文獻(xiàn)披露合金中過(guò)剩分布于晶界處的mn可以促進(jìn)稀土原子向鎂基體中擴(kuò)散，并在凝固過(guò)程中結(jié)晶前沿富集而阻止了三元相的生長(zhǎng)，促使半連續(xù)網(wǎng)狀的三相改變?yōu)閿嗬m(xù)狀，改善合金的鑄造性能。

3、公開(kāi)號(hào)為“cn117701961a”且標(biāo)題為“一種室溫超高塑性高強(qiáng)高阻尼高導(dǎo)熱耐蝕鎂合金及其制備方法”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)披露了一種室溫超高塑性高強(qiáng)高阻尼高導(dǎo)熱耐蝕鎂合金，利用合金化及晶界偏聚提高合金的耐蝕性、阻尼性能和耐熱性，腐蝕速率為0.3～0.5mm/y，開(kāi)發(fā)了新一代結(jié)構(gòu)功能一體化室溫超高塑性多元變形鎂合金。

4、但是鎂合金在車(chē)輛工程等領(lǐng)域的應(yīng)用一般都基于鑄造工藝，相較于變形工藝，鑄造工藝通常具有更高的生產(chǎn)效率和更低的成本，且多元鎂合金會(huì)增加鎂合金的鑄造難度，這也是限制鎂合金進(jìn)一步拓展應(yīng)用的主要原因之一。同時(shí)，上述現(xiàn)有技術(shù)披露的鎂合金的腐蝕速率較高。本領(lǐng)域持續(xù)需要開(kāi)發(fā)在具有高塑性高耐蝕性工藝簡(jiǎn)單的鎂合金。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和成本問(wèn)題，在一定程度上改善鎂合金應(yīng)用的塑性差和耐腐蝕性差兩大限制，提出了一種具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金及其制備方法。

2、具體是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

3、1、一種具有高塑性高耐蝕性三元鎂合金，包含質(zhì)量百分比含量的元素成分如下：mn：3％～6％，y：0.5％～2％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，如fe、cu、ni等。

4、進(jìn)一步地，所述具有高塑性高耐蝕性三元鎂合金包含3％、4％、5％、6％或前述比例之間的任何范圍或子范圍內(nèi)的mn。

5、更進(jìn)一步地，所述具有高塑性高耐蝕性三元鎂合金包含4％～5％的mn。

6、更進(jìn)一步地，所述具有高塑性高耐蝕性三元鎂合金包含4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5.0％或前述比例之間的任何范圍或子范圍內(nèi)的mn。

7、進(jìn)一步地，所述具有高塑性高耐蝕性三元鎂合金包含0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％或前述比例之間的任何范圍或子范圍內(nèi)的y。

8、進(jìn)一步地，所述具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金在標(biāo)準(zhǔn)25℃室溫下3.5wt.％nacl溶液中的腐蝕速度小于0.30mm/y。

9、2、上述具有高塑性高耐蝕性三元鎂合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10、(1)按照所述具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金的成分配比，計(jì)算稱(chēng)取鎂錠、mg-mn和mg-y中間合金原料，在保護(hù)氣氛下，將鎂錠、mg-mn和mg-y中間合金原料在傾轉(zhuǎn)熔煉設(shè)備熔融以得到鎂合金熔體，達(dá)到澆鑄狀態(tài)；

11、(2)在保護(hù)氣氛下，將鎂合金熔體傾轉(zhuǎn)澆鑄倒入已預(yù)熱好的模具中風(fēng)冷成鑄錠；

12、(3)將鑄錠切割成塊狀，進(jìn)行固溶和時(shí)效熱處理，最終制備得到具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金。

13、進(jìn)一步地，所述保護(hù)氣氛為高純氬氣氣體(純度≥99.999％)；

14、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述熔融的溫度為670℃～720℃；

15、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述預(yù)熱好的模具溫度為140℃～180℃，風(fēng)冷時(shí)間為20min～60min；

16、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述的切割成塊狀后的厚度為5mm～10mm，固溶處理溫度為420℃～480℃，時(shí)間為4h～10h，之后水淬冷卻。

17、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述的固溶后時(shí)效熱處理溫度為200℃～250℃，時(shí)間為6h～12h，水淬冷卻后，得到具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金。

18、有益效果：

19、(1)本發(fā)明采用傾轉(zhuǎn)澆注方式可以有效減小鎂合金熔體進(jìn)入模具型腔后的落差，減少鋁液飛濺時(shí)產(chǎn)生的氧化夾渣，同時(shí)可以避免出現(xiàn)裹氣現(xiàn)象，減少氣孔的產(chǎn)生，提高鑄件的密度和質(zhì)量。此外，傾轉(zhuǎn)澆注可以減少金屬液體的氧化和夾雜物的混入，有利于提高鑄件的耐腐蝕性和機(jī)械性能。

20、(2)本發(fā)明中，摻入低含量的mn以及y形成三元鎂合金，成本較低，且鎂合金的鑄造難度相較于多元更低。少量的mn摻入減少了第二相生成，有助于減少裂紋的產(chǎn)生。mn在晶界處的偏聚可降低晶界能，促進(jìn)晶界滑移，從而提高室溫下的塑性。pbr值較大的y的加入使得合金表面生成的膜層更加致密，有效阻礙了侵蝕性離子的滲入，提高合金耐蝕性。

21、(3)經(jīng)過(guò)固溶處理和時(shí)效熱處理后，第二相含量變少且形成了更為均勻的組織結(jié)構(gòu)，提高了鎂合金的力學(xué)性能。第二相的減少降低了第二相與基體之間的電偶腐蝕，更有利于促進(jìn)均勻的腐蝕膜層生成。在3.5ωt％nacl溶液中浸泡7天，測(cè)得的析氫腐蝕速度為0.216mm/y，屈服強(qiáng)度為169mpa，抗拉強(qiáng)度為227mpa，延伸率為17.6％。

22、(4)本發(fā)明制備的高塑性高耐腐蝕三元鎂合金，用簡(jiǎn)單、易于工業(yè)化方法實(shí)現(xiàn)了鎂合金高塑性與高耐腐蝕且兼具強(qiáng)度性能的統(tǒng)一，具有優(yōu)異的性能且成本較為低廉，且鑄造難度相較于多元更低，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金，其特征在于，包含如下質(zhì)量百分比含量的元素成分：mn：3％～6％，y：0.5％～2％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，如fe、cu、ni。

2.如權(quán)利要求1所述的一種具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金，其特征在于，所不可避免的雜質(zhì)包含fe，且fe質(zhì)量百分比含量≤0.06％。

3.如權(quán)利要求1所述的一種具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金，其特征在于，包含如下質(zhì)量百分比含量的元素成分：mn：4.12％，y：0.67％；余量為mg和其他不可避免的雜質(zhì)，如fe、cu、ni。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金，其特征在于，所述具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金在標(biāo)準(zhǔn)25℃室溫下3.5wt.％nacl溶液中的腐蝕速度小于0.30mm/y。

5.一種具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的一種高塑性高耐蝕性的三元鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述熔融的溫度為670℃～720℃。

7.如權(quán)利要求5所述的一種高塑性高耐蝕性的三元鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述預(yù)熱好的模具溫度為140℃～180℃，風(fēng)冷時(shí)間為20min～60min。

8.如權(quán)利要求5所述的一種高塑性高耐蝕性的三元鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的切割成塊狀后的厚度為5mm～10mm，固溶處理溫度為420℃～480℃，時(shí)間為4h～10h，之后進(jìn)行水淬冷卻；所述的時(shí)效熱處理溫度為200℃～250℃，時(shí)間為6h～12h，水淬冷卻后，得到具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鎂合金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有高塑性高耐蝕性的三元鎂合金及其制備方法，該鎂合金元素組分以質(zhì)量百分比來(lái)計(jì)，包含：3ωt％～5ωt％的Mn，0.5ωt％～2ωt％的Y和余量的Mg和不可避免的雜質(zhì)元素如Fe、Cu、Ni等。通過(guò)：熔煉、澆鑄、固溶和時(shí)效熱處理，最終得到高塑性高耐蝕鎂合金。本發(fā)明操作工藝簡(jiǎn)單，組織均勻，晶粒細(xì)小，抗耐腐蝕性能優(yōu)異，力學(xué)性能優(yōu)異，從理論上具備了大規(guī)模應(yīng)用的條件。

技術(shù)研發(fā)人員：羅文飛,應(yīng)韜,高陽(yáng),陳毓洋,林筠,曾小勤,劉棟,董長(zhǎng)青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航發(fā)貴陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6