]所述的制備方法中，所述中間合金Mg - Gd中Gd占20?50wt %，即采用中間合金Mg - (20?50)wt% Gd ;所述中間合金Mg-Y中Y占20?50wt %，即采用中間合金Mg-(20 ?50)wt% Yo
[0040]實(shí)施例1
[0041]本實(shí)施例涉及的高強(qiáng)度高彈性模量鑄造鎂合金的組分及其質(zhì)量百分比為:6wt%Gd、5wt % Y、5wt % L1、6wt % Al，雜質(zhì)元素 S1、Fe、Cu 和 Ni 的含量小于 0.03wt %，余量為皿8(被％是指組分占所制備的鎂合金總質(zhì)量的百分比，總質(zhì)量為Mg、Al、Li和各種中間合金的質(zhì)量和)。
[0042]該鎂合金的制備方法包括真空熔煉和隨后的熱處理兩個(gè)工藝工序。
[0043]其中，在前的真空熔煉工藝步驟如下:
[0044](I)烘料:將純Mg、純Al、中間合金Mg-Gd和Mg-Y在170°C預(yù)熱3小時(shí)以上，而純Li不需要預(yù)熱；
[0045](2)熔Mg、Gd、Y和Al:將真空感應(yīng)熔煉爐中的坩禍預(yù)熱至400°C，放入烘干后的純Mg、純Al ,Mg - Gd和Mg - Y，Mg - Gd中間合金為Mg - 20wt % Gd，即中間合金Mg - Gd中Gd占20wt%,加入量根據(jù)該中間合金Mg - Gd中Gd所占的質(zhì)量百分比(即20wt% )確定，使Gd最后在制備的鎂合金的總質(zhì)量中占6wt% ；Mg-Y中間合金為中間合金為Mg-20wt% Y，即中間合金Mg-Y中Y占20￥七％，加入量根據(jù)該中間合金]\%-￥中Y所占的質(zhì)量百分比(即20wt.% )確定，使Y最后在制備的鎂合金的總質(zhì)量中占5wt.% ;開始抽真空，經(jīng)過3次反充惰性氣體氬氣使真空度最終達(dá)到0.3個(gè)大氣壓，然后升溫熔化。
[0046](3)加L1:待純Mg、純Al、Mg-Gd和Mg-Y完全熔化后升溫至700 °C時(shí)真空條件下加入 5wt%M Li ；
[0047](4)鑄造:待純Li完全熔化后，熔體溫度回升至740°C時(shí)攪拌5分鐘，然后靜置5分鐘，靜置后待熔體溫度至710°C后撇去表面浮渣并進(jìn)行澆鑄成合金錠，澆鑄用鋼制模具預(yù)先加熱至250°C ；
[0048]隨后的熱處理工藝工序?yàn)?
[0049]將真空熔煉得到的Mg -Gd-Y-L1-Al合金錠在500 °C溫度中進(jìn)行18小時(shí)的固溶處理，而后在200°C溫度中進(jìn)行50小時(shí)的時(shí)效處理，最后得到高強(qiáng)度高彈性模量Mg-Gd-Y-L1-Al 合金。
[0050]該高強(qiáng)度高彈性模量Mg-Gd-Y-L1-Al合金T6態(tài)的微觀組織見圖1，室溫力學(xué)性能為:
[0051]抗拉強(qiáng)度:330MPa，彈性模量:60GPa。
[0052]實(shí)施例2
[0053]本實(shí)施例涉及的高強(qiáng)度高彈性模量鑄造鎂合金的組分及其質(zhì)量百分比為:12wt%Gd、Iwt% Y、Iwt% L1、2wt% Al，雜質(zhì)元素 S1、Fe、Cu 和 Ni 的含量小于 0.03wt%,余量為Mg。
[0054]該鎂合金的制備方法包括真空熔煉和隨后的熱處理兩個(gè)工藝工序。
[0055]其中，在前的真空熔煉工藝步驟如下:
[0056](I)烘料:將純Mg、純Al、中間合金Mg - Gd和Mg - Y在230°C預(yù)熱3小時(shí)以上，而純Li不需要預(yù)熱；
[0057](2)熔Mg、Gd、Y和Al:將真空感應(yīng)熔煉爐中的坩禍預(yù)熱至500°C，放入烘干后的純Mg、純Al ,Mg - Gd和Mg - Y，Mg - Gd中間合金為Mg - 50wt % Gd，即中間合金Mg - Gd中Gd占50wt%,加入量根據(jù)該中間合金Mg - Gd中Gd所占的質(zhì)量百分比(即50wt% )確定，使Gd最后在制備的鎂合金的總質(zhì)量中占12wt%;Mg - Y中間合金為中間合金為Mg - 50wt% Y，即中間合金Mg-Y中Y占50￥七％，加入量根據(jù)該中間合金]\%-￥中Y所占的質(zhì)量百分比(即50wt% )確定，使Y最后在制備的鎂合金的總質(zhì)量中占lwt% ;開始抽真空，經(jīng)過5次反充惰性氣體氬氣使真空度最終達(dá)到0.7個(gè)大氣壓，然后升溫熔化。
[0058](3)加L1:待純Mg、純Al、Mg-Gd和Mg-Y完全熔化后升溫至760 °C時(shí)真空條件下加入；
[0059](4)鑄造:待純Li完全熔化后，熔體溫度回升至720°C時(shí)攪拌5分鐘，然后靜置10分鐘，靜置后待熔體溫度至740°C后撇去表面浮渣并進(jìn)行澆鑄成合金錠，澆鑄用鋼制模具預(yù)先加熱至170°C ；
[0060]隨后的熱處理工藝工序?yàn)?
[0061]將真空熔煉得到的Mg -Gd-Y-L1-Al合金錠在450°C溫度中進(jìn)行30小時(shí)的固溶處理，而后在230°C溫度中進(jìn)行28小時(shí)的時(shí)效處理，最后得到高強(qiáng)度高彈性模量Mg-Gd-Y-L1-Al 合金。
[0062]該高強(qiáng)度高彈性模量Mg-Gd-Y-L1-Al合金T6態(tài)的微觀組織見圖2，室溫力學(xué)性能為:
[0063]抗拉強(qiáng)度:300MPa，彈性模量:50GPa。
[0064]實(shí)施例3
[0065]本實(shí)施例涉及的高強(qiáng)度高彈性模量鑄造鎂合金的組分及其質(zhì)量百分比為:9wt%Gd、3wt% Y、3wt% L1、4wt% Al，雜質(zhì)元素 S1、Fe、Cu 和 Ni 的含量小于 0.03wt%,余量為Mg。
[0066]該鎂合金的制備方法包括真空熔煉和隨后的熱處理兩個(gè)工藝工序。
[0067]其中，在前的真空熔煉工藝步驟如下:
[0068](I)烘料:將純Mg、純Al、中間合金Mg - Gd和Mg - Y在200°C預(yù)熱3小時(shí)以上，而純Li不需要預(yù)熱；
[0069](2)熔Mg、Gd、Y和Al:將真空感應(yīng)熔煉爐中的坩禍預(yù)熱至450°C，放入烘干后的純Mg、純Al ,Mg - Gd和Mg - Y，Mg - Gd中間合金為Mg - 35wt % Gd，即中間合金Mg - Gd中Gd占35界1:%，加入量根據(jù)該中間合金1%-6(1中Gd所占的質(zhì)量百分比(即35wt% )確定，使Gd最后在制備的鎂合金的總質(zhì)量中占1wt%;Mg - Y中間合金為中間合金為Mg - 35wt% Y，即中間合金Mg-Y中Y占35￥七％，加入量根據(jù)該中間合金]\%-￥中Y所占的質(zhì)量百分比(即35wt.% )確定，使Y最后在制備的鎂合金的總質(zhì)量中占3wt.% ;開始抽真空，經(jīng)過4次反充惰性氣體氬氣使真空度最終達(dá)到0.5個(gè)大氣壓，然后升溫熔化。
[0070](3)加L1:待純Mg、純Al、Mg-Gd和Mg-Y完全熔化后升溫至730 °C時(shí)真空條件下加入 3wt%M Li ；
[0071](4)鑄造:待純Li完全熔化后，熔體溫度回升至730°C時(shí)攪拌5分鐘，然后靜置8分鐘，靜置后待熔體溫度至725°C后撇去表面浮渣并進(jìn)行澆鑄成合金錠，澆鑄用鋼制模具預(yù)先加熱至210°C ；
[0072]隨后的熱處理工藝工序?yàn)?
[0073]將真空熔煉得到的Mg-Gd-Y-L1-Al合金錠在490°C溫度中進(jìn)行18小時(shí)的固溶處理，而后在260°C溫度中進(jìn)行6小時(shí)的時(shí)效處理，最后得到高強(qiáng)度高彈性模量Mg - Gd -Y-L1-Al 合金。
[0074]該高強(qiáng)度高彈性模量Mg-Gd-Y-L1-Al合金T6態(tài)的微觀組織見圖3，室溫力學(xué)性能為:
[0075]抗拉強(qiáng)度:320MPa，彈性模量:55GPa。
[0076]對比例I
[0077]本對比例是實(shí)施例1的對比例，提供一種鎂合金，與實(shí)施例1所涉鎂合金不同之處在于，不含Li。
[0078]該鎂合金Mg - Gd - Y - Al的T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為:
[0079]抗拉強(qiáng)度:315MPa，彈性模量:44GPa。
[0080]對比例2
[0081]本對比例是實(shí)施例1的對比例，提供一種鎂合金，與實(shí)施例1所涉鎂合金不同之處在于，不含Al。
[0082]該鎂合金Mg - Gd - Y - Li的T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為:
[0083]抗拉強(qiáng)度:300MPa，彈性模量:48GPa。
[0084]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度高彈性模量鑄造鎂合金，其特征在于，由按如下重量百分比計(jì)的元素組成:Gd:6?12wt%、Li:I?5wt%、Y:I?5wt%、Al:2?6wt%，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)，其中，所述雜質(zhì)中S1、Fe、Cu和Ni的總含量小于0.03wt%o2.一種如權(quán)利要求1所述鎂合金的制備方法，其特征在于，包括依次進(jìn)行的真空熔煉和熱處理兩個(gè)步驟。3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述真空熔煉步驟包括如下操作: 按鎂合金中元素的化學(xué)計(jì)量比配料后，將純Mg、純Al、中間合金Mg - Gd和Mg - Y在170?230°C預(yù)熱3小時(shí)以上； 將預(yù)熱后的純Mg、純Al、中間合金Mg - Gd和Mg - Y在400?500°C下，于0.3?0.7個(gè)大氣壓中進(jìn)行升溫熔化； 待純Mg、純Al、中間合金Mg - Gd和Mg - Y完全溶化后，繼續(xù)升溫至700?760°C后加入純Li，待純Li完全熔化后，將熔體升溫至720?740 V，攪拌后靜置，待熔體溫度降至710?740 °C后澆鑄成合金錠。4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述中間合金Mg- Gd中，Gd的含量為20 ?50wt%。5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述中間合金Mg-Y中，Y的含量為20 ?50wt%。6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述澆鑄操作所用的鋼制模具預(yù)先加熱至170?250°C。7.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理步驟包括如下操作:將真空熔煉步驟中得到的合金錠在450?530 °C下進(jìn)行6?30h的固溶處理，然后在200?260 °C下進(jìn)彳丁 6?50h的時(shí)效處理。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度高彈性模量鑄造鎂合金及其制備方法，所述鎂合金由按如下重量百分比計(jì)的元素組成：Gd：6～12wt％、Li：1～5wt％、Y：1～5wt％、Al：2～6wt％，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)，其中，所述雜質(zhì)中Si、Fe、Cu和Ni的總含量小于0.03wt％。所述鎂合金的制備方法，包括依次進(jìn)行的真空熔煉和熱處理兩個(gè)步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明采用真空感應(yīng)熔煉爐進(jìn)行熔煉，降低了熔煉過程中夾雜物的產(chǎn)生，并大幅度降低了熔體在較高溫度下的停留時(shí)間；本發(fā)明使所述鎂合金在優(yōu)化的熱處理工藝條件下能夠達(dá)到充分發(fā)揮其固溶強(qiáng)化和時(shí)效硬化的效果。
【IPC分類】C22C23/06, C22C1/03
【公開號(hào)】CN104928550
【申請?zhí)枴緾N201510334808
【發(fā)明人】吳國華, 劉文才, 李艷磊, 丁文江, 閔昌萬, 王少華, 周克華
【申請人】上海交通大學(xué), 北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月16日