【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬材料，具體涉及一種輕質高強mg-li-al-mn合金及其制備方法。
技術介紹
1、mg-li合金是最輕的結構金屬材料，具有密度低、比強度和比剛度高等優點，在航空航天、國防軍工、交通運輸和電子產品等領域有廣闊的應用前景。在鎂中添加li不僅可以降低密度，還會引起鎂晶格結構改變，從而降低c/a值，由原來的1.642降低到1.607，造成基面{0001}的晶面間距降低，鎂合金晶格對稱性提高，使得非基面{10-10}〈11-20〉滑移系激活，提高其塑性。當鋰元素在鎂中的含量達到5.7-10.3wt％之間時，合金由密排六方晶格的α-mg固溶體和體心立方晶格的β-li固溶體混合組成，β-li的雖然可以極大地提高了mg-li合金的變形能力，但合金的強度偏低。在mg-li合金中添加少量的al能顯著提高合金強度，但其抗拉強度很難超過300mpa，且合金中形成的亞穩強化相mgalli2會在50-70℃下分解為軟化相alli，導致mg-li合金的長期力學性能不穩定。因此，開發輕質高強和力學性能穩定的mg-li合金具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的主要目的在于提供一種輕質高強mg-li-al-mn合金，該合金通過控制li的加入量，提高其塑性；同時通過少量al和微量mn的加入，能夠打破在al含量較高時合金中有益mglial2相易于析出的常規趨勢，能夠在合金中形成獨特的穩定的mglial2+al8mn5強化相組合，并
2、本專利技術的目的在于還提供了該輕質高強mg-li-al-mn合金的制備方法。
3、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
4、一種輕質高強mg-li-al-mn合金，以重量百分比計包括如下組分：li:3.0～9.0％、al:0.5～4.0％、mn:0.2～1.5％，其余為鎂和不可避免雜質，所述雜質總含量小于等于0.3％。
5、優選地，所述輕質高強mg-li-al-mn合金，以重量百分比計包括如下組分：li:3.84％、al:3.07％、mn:0.29％，其余為鎂和不可避免雜質，所述雜質總含量小于等于0.3％。
6、優選地，所述輕質高強mg-li-al-mn合金，以重量百分比計包括如下組分：li:4.17％、al:3.357％、mn:0.51％，其余為鎂和不可避免雜質，所述雜質總含量小于等于0.3％。
7、優選地，所述輕質高強mg-li-al-mn合金，以重量百分比計包括如下組分：li:8.11％、al:0.99％、mn:1.26％，其余為鎂和不可避免雜質，所述雜質總含量小于等于0.3％。
8、在某些具體的實施方式中，所述輕質高強mg-li-al-mn合金含mglial2相和al8mn5相。
9、本專利技術的目的在于還提供了一種前述輕質高強mg-li-al-mn合金的制備方法，包括如下步驟：
10、a)將純mg錠、純al錠、mg-3mn中間合金和純li錠按配方要求進行配料，熔煉，得合金熔體；
11、b)將步驟a)所得的合金熔體鑄造成型，得鑄錠；
12、c)對步驟b)中的鑄錠進行熱處理和擠壓成型，得輕質高強mg-li-al-mn合金。
13、在某些具體的實施方式中，步驟a)具體為：將裝有純mg錠的不銹鋼坩堝放入熔煉爐中，在真空熔煉爐中，將爐溫升至720℃，保溫10min；隨后加入mg-3mn中間合金以及純al錠，保溫20min；將溫度降至680℃，在坩堝中加入純鋰錠，保溫10min，制備合金熔體。
14、在某些具體的實施方式中，還包括對熔煉前的純mg錠、純al錠和mg-3mn中間合金在180-250℃下預熱烘干3～4h。
15、在某些具體的實施方式中，步驟b)具體為：從熔煉爐中取出直徑為φ80-100mm不銹鋼坩堝，放入冷水中，進行水淬，冷卻后，取出鑄錠經車削加工得到直徑為φ70-90mm的鑄錠。
16、在某些具體的實施方式中，所述步驟c)具體為：將步驟b)所得的鑄錠去除表面的氧化皮或污染層后，放置于加熱爐中進行熱處理，然后將熱處理后的鑄錠在擠壓機中經擠壓成型，空冷至室溫，得到輕質高強mg-li-al-mn合金。
17、進一步，所述熱處理的溫度為240-260℃，時間為3.5-4.5小時；所述擠壓成型的條件為：擠壓比為22-26:1，擠壓速度為1.5-2.5mm/min，擠壓溫度為260℃-300℃。
18、與現有技術相比，本專利技術至少具有以下優點：
19、1.本申請所提供的輕質高強mg-li-al-mn合金，與傳統的mg-li-al合金相比，通過添加特定含量的mn，能在α-mg相凝固界面前沿偏聚，抑制一次枝晶長大，起到細化和球化α-mg相晶粒的作用，提高合金強度。
20、2.本專利技術涉及的輕質高強mg-li-al-mn合金，通過引入特定含量的al元素和mn元素，打破在al含量較高時合金中有益mglial2相易于析出的常規趨勢，能夠在合金中形成獨特的穩定的mglial2+al8mn5強化相組合，并抑制亞穩強化相mgalli2和軟化相alli的生成。穩定的mglial2和al8mn5第二相顆粒，經擠壓后能彌散分布的第二相釘扎晶界，阻礙位錯的運動，能夠為鎂合金帶來顯著的增強效果。
21、3.本專利技術所提供的輕質高強mg-li-al-mn合金，所形成的穩定mglial2+al8mn5相可以抑制合金在塑性變形過程中晶粒長大，通過細化晶粒的方式來提高合金的強度和塑性。
22、4.本專利技術所提供的輕質高強mg-li-al-mn合金，其屈服強度達到166-248mpa，抗拉強度為199-331mpa，延伸率為11.3-16.1％，密度為1.526-1.632g/cm3。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金，其特征在于，以重量百分比計包括如下組分：Li:3.0～9.0％、Al:0.5～4.0％、Mn:0.2～1.5％，其余為鎂和不可避免雜質，所述雜質總含量小于等于0.3％。
2.根據權利要求1所述的輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金，其特征在于，以重量百分比計包括如下組分：Li:3.84％、Al:3.07％、Mn:0.29％，其余為鎂和不可避免雜質，所述雜質總含量小于等于0.3％。
3.根據權利要求2所述的輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金，其特征在于，所述輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金，Mg-Li-Al-Mn合金含MgLiAl2相和Al8Mn5相。
4.一種根據權利要求1-3中任一項所述的輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金的制備方法，其特征在于，步驟A)具體為：將裝有純Mg錠的不銹鋼坩堝放入熔煉爐中，在真空熔煉爐中，將爐溫升至720℃，保溫10min；隨后加入Mg-3Mn中間合金以及純Al錠
6.根據權利要求5所述的輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金的制備方法，其特征在于，還包括對熔煉前的純Mg錠、純Al錠和Mg-3Mn中間合金在180-250℃下預熱烘干3～4h。
7.根據權利要求6所述的輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金的制備方法，其特征在于，步驟B)具體為：從熔煉爐中取出直徑為Φ80-100mm不銹鋼坩堝，放入冷水中，進行水淬，冷卻后，取出鑄錠經車削加工得到直徑為Φ70-90mm的鑄錠。
8.根據權利要求7所述的輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金的制備方法，其特征在于，所述步驟C)具體為：將步驟B)所得的鑄錠去除表面的氧化皮或污染層后，放置于加熱爐中進行熱處理，然后將熱處理后的鑄錠在擠壓機中經擠壓成型，空冷至室溫，得到輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金。
9.根據權利要求8所述的輕質高強Mg-Li-Al-Mn合金的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為240-260℃，時間為3.5-4.5小時；所述擠壓成型的條件為：擠壓比為22-26:1，擠壓速度為1.5-2.5mm/min，擠壓溫度為260℃-300℃。
...【技術特征摘要】
1.一種輕質高強mg-li-al-mn合金，其特征在于，以重量百分比計包括如下組分：li:3.0～9.0％、al:0.5～4.0％、mn:0.2～1.5％，其余為鎂和不可避免雜質，所述雜質總含量小于等于0.3％。
2.根據權利要求1所述的輕質高強mg-li-al-mn合金，其特征在于，以重量百分比計包括如下組分：li:3.84％、al:3.07％、mn:0.29％，其余為鎂和不可避免雜質，所述雜質總含量小于等于0.3％。
3.根據權利要求2所述的輕質高強mg-li-al-mn合金，其特征在于，所述輕質高強mg-li-al-mn合金，mg-li-al-mn合金含mglial2相和al8mn5相。
4.一種根據權利要求1-3中任一項所述的輕質高強mg-li-al-mn合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的輕質高強mg-li-al-mn合金的制備方法，其特征在于，步驟a)具體為：將裝有純mg錠的不銹鋼坩堝放入熔煉爐中，在真空熔煉爐中，將爐溫升至720℃，保溫10min；隨后加入mg-3mn中間合金以及純al錠，保溫20min；將溫度降至680℃，在坩...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊艷，熊曉明，劉楊，李生廷，韓宏博，張港生，嚴盼，成梓琳，蔣斌，彭曉東，潘復生，
申請(專利權)人：青海鹽湖工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。