一种耐热变形镁合金技术领域
本发明属于金属结构材料技术领域，涉及一种变形镁合金，具体涉及一种耐热变形镁合金。
背景技术
镁合金作为最轻的商用金属结构材料，以其高的比强度、比刚度，优良的阻尼性能，以及防磁、屏蔽、散热等多种特性，在航空航天、汽车、3C(计算机、通信、消费类电子)等领域获得了广泛的应用。以镁合金在汽车、摩托车、轨道列车上应用为例，它不仅能明显减重、改善车辆动力性能和降低能耗，而且还可限制改善车辆结构和吸收震动及噪声。但是，镁的现有使用状况远没有充分发挥镁合金材料的潜在优势，其主要原因在于：大多数的镁结构件都来自于压铸一种加工方式，这限制了产品的品种和类型；应用范围小，镁压铸件的80％用于汽车行业，而且90％又是室温使用的结构件，且主要局限于小体积零件。
为改善镁合金的强度和耐热性，研究者多采用合金化改性手段。I.P.Moreno、YiZhenLǔ等人通过单独或配比添加一定量的稀土元素来对合金改性，但是此类合金的成本昂贵。A.Luo、LIY等人通过添加一定量的Si，使合金组织形成Mg2Si相，但该相极易形成粗大的汉字状而恶化合金性能，且该类合金一次铸造成形条件苛刻。近年来，廉价的碱土元素被认为是改善合金性能的有益元素。R.Ninomiya等人报导，一定量的Ca可使合金组织细化，并产生高熔点的Al2Ca和Mg2Ca相，使合金的耐热性能大幅提高。但是Al2Ca相通常比较粗大，会严重影响合金的室温力学性能和一次铸造成形性能，且对合金的二次变形加工性能非常不利。Ca元素对合金性能的这些危害严重影响了此碱土类合金的开发应用。经文献检索，目前还未报导过在加Ca合金的基础上通过添加Sr对合金组织产生变质、修复作用使合金成形性、强度及耐热性能改善的方法、专利及应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强韧、高耐热性，易于工业化生产的耐热变形镁合金。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种耐热变形镁合金，包括以下重量百分比的组份：Ca2.0-5.0%、Sr0.3-0.8%、Mn0.05-0.5%、Al5-10%、Zn1.5-3.2%、纳米级碳化硅0.5-2.8%、Y1.2-2.6%、Gd0.5-2.5%、余量为Mg。
进一步地，包括以下重量百分比的组份：Ca2.5-4.2%、Sr0.4-0.6%、Mn0.15-0.35%、Al6-8%、Zn1.9-2.7%、纳米级碳化硅1.2-1.8%、Y1.6-2.2%、Gd0.9-1.8%、余量为Mg。
进一步地，包括以下重量百分比的组份：Ca3.7%、Sr0.45%、Mn0.26%、Al7.1%、Zn2.3%、纳米级碳化硅1.4%、Y1.8%、Gd1.3%、余量为Mg。
本发明还提供耐热变形镁合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：坩埚分梯度置于工频电炉当中，缓慢调整电压并预热坩埚表面，清除杂质，预热温度为490℃；将所述镁置于坩埚内进行慢慢加温使镁锭缓慢融化，熔炼时间为1.5-2小时，温度为680℃；待所述没完全融化后充入惰性气体，并升温至770℃后加入除纳米级碳化硅外的其余成分，开启振动装置15-20分钟，形成充分融合的合金液；
（2）添加纳米级碳化硅：将纳米级碳化硅添加到所述合金液表面，并使用石墨棒进行搅拌，以形成均一的碳化硅镁合金液静止5-10分钟；
（3）压铸：打开与工频电炉一体的合金液输送泵，将成分检验合格的所述碳化硅镁合金液输送到压铸机内，进行压铸生产；
（4）加工：压铸完成的铸件进行表面加工处理。
进一步地，所述的惰性气体为氮气。
本发明的有益效果：本发明的耐热变形镁合金具有高强韧、高耐热性、高蠕变强度，同时还具有适当的塑性和热加工性能，其抗拉强度、屈服强度相对于商业形变镁合金均有大幅度提高。
具体实施方式
实施例1
一种耐热变形镁合金，包括以下重量百分比的组份：Ca2.0%、Sr0.3%、Mn0.05%、Al5%、Zn1.5%、纳米级碳化硅0.5%、Y1.2%、Gd0.5%、余量为Mg。
耐热变形镁合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：坩埚分梯度置于工频电炉当中，缓慢调整电压并预热坩埚表面，清除杂质，预热温度为490℃；将所述镁置于坩埚内进行慢慢加温使镁锭缓慢融化，熔炼时间为1.5-2小时，温度为680℃；待所述没完全融化后充入氮气，并升温至770℃后加入除纳米级碳化硅外的其余成分，开启振动装置15-20分钟，形成充分融合的合金液；
（2）添加纳米级碳化硅：将纳米级碳化硅添加到所述合金液表面，并使用石墨棒进行搅拌，以形成均一的碳化硅镁合金液静止5-10分钟；
（3）压铸：打开与工频电炉一体的合金液输送泵，将成分检验合格的所述碳化硅镁合金液输送到压铸机内，进行压铸生产；
（4）加工：压铸完成的铸件进行表面加工处理。
实施例2
一种耐热变形镁合金，包括以下重量百分比的组份：Ca5.0%、Sr0.8%、Mn0.5%、Al10%、Zn3.2%、纳米级碳化硅2.8%、Y2.6%、Gd2.5%、余量为Mg。
实施例3
一种耐热变形镁合金，包括以下重量百分比的组份：Ca2.5%、Sr0.4%、Mn0.15%、Al6%、Zn1.9%、纳米级碳化硅1.2-1.8%、Y1.6%、Gd0.9%、余量为Mg。
实施例4
一种耐热变形镁合金，包括以下重量百分比的组份：Ca4.2%、Sr0.6%、Mn0.35%、Al8%、Zn2.7%、纳米级碳化硅1.8%、Y2.2%、Gd1.8%、余量为Mg。
实施例5
一种耐热变形镁合金，包括以下重量百分比的组份：Ca3.7%、Sr0.45%、Mn0.26%、Al7.1%、Zn2.3%、纳米级碳化硅1.4%、Y1.8%、Gd1.3%、余量为Mg。
表1镁合金的力学性能
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以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。