技术领域
[0001] 本
发明涉及镁合金板材领域，尤其涉及高端装备用高强镁合金材料及其生产方法。
背景技术
[0002] 镁合金为21世纪的绿色工程结构材料。由于镁为密排六方晶
块，因此镁的塑性较低，这就需要添加其它的元素以组成合金从而改善其强度和塑性。
现有技术中的镁合金主要有Mg-Al系、Mg-Zn-Zr系、Mg-Al-Zn系等，为了进一步细化合金结晶，提高合金的强度及塑性，在以上合金中会适当的添加稀土元素。为了进一步满足航空航天、轨道交通、
电子等领域对高强度镁合金的要求，提供一种高强度的镁合金将成为镁合金研发及工业化生产的主要方向。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种高端装备用高强镁合金材料及其生产方法，利用本发明在保证相应性能的同时，进一步改善镁合金的强度和塑性，从而得到一种高端装备用高强镁合金材料。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0005] 一种高端装备用高强镁合金材料，该镁合金材料组分中包含
铝(Al)、锌(Zn)、锰(Mn)、
锡(Sn)、
硅(Si)、
碳化
钛(TiC)、稀土镧(La)、镁(Mg)，其中，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为：铝(Al)：4.5-5.5％，锌(Zn)：1.5-2.5％，锰(Mn)：0.5-1.2％，锡(Sn)：1.5-3％，硅(Si)：0.05-0.15％，碳化钛(TiC)：0.05-0.15％，稀土镧(La)：0.1-0.3％，余量为镁(Mg)。
[0006] 进一步地，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为：铝(Al)：4.75-5.25％，锌(Zn)：1.75-2.25％，锰(Mn)：0.75-1.0％，锡(Sn)：1.75-2.75％，硅(Si)：0.08-0.12％，碳化钛(TiC)：0.08-0.12％，稀土镧(La)：0.15-0.25％，余量为镁(Mg)。
[0007] 进一步地，镁合金材料各组分组成按重量百分比分别为：铝(Al)：5％，锌(Zn)：2％，锰(Mn)：0.9％，锡(Sn)：2％，硅(Si)：0.1％，碳化钛(TiC)：0.1％，稀土镧(La)：
0.2％，余量为镁(Mg)。
[0008] 进一步地，其中所述碳化钛颗粒的粒径小于200μm。
[0009] 一种上述高端装备用高强镁合金材料的生产方法，具有以下步骤：
[0010] 1)按照重量比例及已知的融合方法预制合金块，分别制成镁
铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块；
[0011] 2)采用工频
坩埚电炉进行熔炼：首先，加热坩埚至320℃并加入0.5-2公斤的金属卤化物
溶剂A；溶剂滞留10分钟后将坩埚内清理干净，以确保无任何其它杂物；其次，将镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块依次添加到熔炼炉内，升温至500-600℃，冲入保护性气体B，熔炼时间为1-1.5小时；开启炉底振动装置及上部搅拌装置，搅拌速度为30r/分；按照比例添加硅、锰、碳化钛及稀土镧，升高
温度至720-750℃。加快搅拌速度至55r/min，时间为1-1.5小时；
[0012] 3)将熔炼完成的合金液保温至500-700℃，静置20分钟后取样，并采用直读
光谱仪确定成分在设定范围之内；
[0013] 4)将经过步骤3)的熔炼完成的合金液体转移至连续
铸造炉中，并冲入保护性气体B；根据不同的形状铸造不同尺寸的板材，其厚度为10-200mm，宽度为20-400mm。
[0014] 5)锻打处理：将铸造完成的合金板材放置于箱式
退火炉内退火处理，温度为350-400℃，时间为1-1.5小时，取出并直接锻打成为毛坯；再次入
退火炉内退火处理，时间为0.5-1小时，温度为300-350℃，取出再次锻打至需要的尺寸；
[0016] 进一步地，所述步骤2)中的金属卤化物溶剂A中的各组分及他们的重量百分比含量分别为：MgCL2：40-45％，KCl：30-35％，BaCl2：10-15％，CaF2：4-6％，NaCl：4-7％，此溶剂可以很好的去除杂质。
[0017] 进一步地，所述金属卤化物溶剂A中的各组分及他们的重量百分比含量分别为：MgCL2：43％，KCl：33％，BaCl2：14％，CaF2：4％，NaCl：6％。
[0018] 进一步地，所述保护性气体B为CO2，其可以很好的保护合金液不被
氧化。
[0019] 本发明还提供了高端装备用高强镁合金材料在制备高端装备中的用途。
[0020] 本发明所提供的合金材料在原有的镁合金Mg-Al-Zn-Mn的
基础上改进其成分组成，并添加锡及硅元素以提高合金的延伸率、添加碳化钛颗粒及以镧为主的稀土元素以提高合金材料的
可锻性；采用多次加
热锻打的方法取代传统的
挤压方式，分批次处理合金材料使其满足不同规格要求的板材，提高材料的成材率的同时改善了
抗拉强度和延伸率。
具体实施方式
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022] 实施例1本发明的高端装备用高强镁合金材料的制备
[0023] 按照重量比为铝(Al)：4.5％，锌(Zn)：1.5％，锰(Mn)：0.5％，锡(Sn)：1.5％，硅(Si)：0.05％，碳化钛(TiC)：0.05％，稀土镧(La)：0.1％，余量为镁(Mg)准备合金原料，其中所述碳化钛颗粒的粒径为150μm，不可避免的杂质总和小于0.1％。
[0024] 按照重量比例利用现有的融合方法预制合金块，分别制成镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块；
[0025] 采用工频坩埚电炉进行熔炼：首先，加热坩埚至320℃并加入0.5公斤左右的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为：MgCL2：43％，KCl：33％，BaCl2：14％，CaF2：4％，NaCl：6％；溶剂滞留10分钟后将坩埚内清理干净，以确保无任何其它杂物；其次，将镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块依次添加到熔炼炉内，升温至500℃，冲入保护性气体CO2，熔炼时间为1小时；开启炉底振动装置及上部搅拌装置，搅拌速度为30r/Min；按照比例添加硅、锰、碳化钛及稀土镧，升高温度至720℃。加快搅拌速度至55r/分，时间为1小时；
[0026] 将熔炼完成的合金液保温至700℃，静置20分钟后取样，并采用直读光谱仪确定成分在设定范围之内；然后将熔炼完成的合金液体转移至连续铸造炉中，并冲入保护性气体CO2；铸造厚度为150mm、宽度为200mm的板材。
[0027] 锻打处理：将铸造完成的合金板材放置于箱式退火炉内退火处理，温度为350℃，时间为1小时，取出并直接锻打成为毛坯；再次入退火炉内退火处理，时间为0.5小时，温度为300℃，取出再次锻打至需要的尺寸；
[0028] 将锻打完成的板材进行铣床加工。
[0029] 实施例2本发明的高端装备用高强镁合金材料的制备
[0030] 按照重量比为铝(Al)：4.75％，锌(Zn)：1.75％，锰(Mn)：0.75％，锡(Sn)：1.75％，硅(Si)：0.08％，碳化钛(TiC)：0.08％，稀土镧(La)：0.15％，余量为镁(Mg)准备合金原料，其中所述碳化钛颗粒的粒径为150μm，不可避免的杂质总和小于0.1％。
[0031] 按照重量比例利用现有的融合方法预制合金块，分别制成镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块；
[0032] 采用工频坩埚电炉进行熔炼：首先，加热坩埚至320℃并加入1.5公斤左右的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为：MgCL2：45％，KCl：32％，BaCl2：13％，CaF2：4％，NaCl：6％；溶剂滞留10分钟后将坩埚内清理干净，以确保无任何其它杂物；其次，将镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块依次添加到熔炼炉内，升温至550℃，冲入保护性气体CO2，熔炼时间为1.5小时；开启炉底振动装置及上部搅拌装置，搅拌速度为30r/分；按照比例添加硅、锰、碳化钛及稀土镧，升高温度至740℃。加快搅拌速度至55r/分，时间为1.5小时；
[0033] 将熔炼完成的合金液保温至500℃左右，静置20分钟后取样，并采用直读光谱仪确定成分在设定范围之内；然后将熔炼完成的合金液体转移至连续铸造炉中，并冲入保护性气体CO2；铸造厚度为100mm、宽度为300mm的板材。
[0034] 锻打处理：将铸造完成的合金板材放置于箱式退火炉内退火处理，温度为380℃，时间为1.5小时，取出并直接锻打成为毛坯；再次入退火炉内退火处理，时间为1小时，温度为320℃，取出再次锻打至需要的尺寸；
[0035] 将锻打完成的板材进行铣床加工。
[0036] 实施例3本发明的高端装备用高强镁合金材料的制备
[0037] 按照重量比为铝(Al)：5.25％，锌(Zn)：2.25％，锰(Mn)：1.0％，锡(Sn)：2.75％，硅(Si)：0.12％，碳化钛(TiC)：0.12％，稀土镧(La)：0.25％，余量为镁(Mg)准备合金原料，其中所述碳化钛颗粒的粒径为150μm，不可避免的杂质总和小于0.1％。
[0038] 按照重量比例利用现有的融合方法预制合金块，分别制成镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块；
[0039] 采用工频坩埚电炉进行熔炼：首先，加热坩埚至320℃并加入1公斤左右的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为：MgCL2：43％，KCl：34％，BaCl2：10％，CaF2：6％，NaCl：7％；溶剂滞留10分钟后将坩埚内清理干净，以确保无任何其它杂物；其次，将镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块依次添加到熔炼炉内，升温至570℃，冲入保护性气体CO2，熔炼时间为1.5小时；开启炉底振动装置及上部搅拌装置，搅拌速度为30r/分；按照比例添加硅、锰、碳化钛及稀土镧，升高温度至730℃。加快搅拌速度至55r/分，时间为1.5小时；
[0040] 将熔炼完成的合金液保温至600℃左右，静置20分钟后取样，并采用直读光谱仪确定成分在设定范围之内；然后将熔炼完成的合金液体转移至连续铸造炉中，并冲入保护性气体CO2；铸造厚度为200mm、宽度为400mm的板材。
[0041] 锻打处理：将铸造完成的合金板材放置于箱式退火炉内退火处理，温度为400℃，时间为1.5小时，取出并直接锻打成为毛坯；再次入退火炉内退火处理，时间为1小时，温度为350℃，取出再次锻打至需要的尺寸；
[0042] 将锻打完成的板材进行铣床加工。
[0043] 实施例4本发明的高端装备用高强镁合金材料的制备
[0044] 按照重量比为铝(Al)：5.25％，锌(Zn)：2.25％，锰(Mn)：1.0％，锡(Sn)：2.75％，硅(Si)：0.12％，碳化钛(TiC)：0.12％，稀土镧(La)：0.25％，余量为镁(Mg)准备合金原料，其中所述碳化钛颗粒的粒径为150μm，不可避免的杂质总和小于0.1％。
[0045] 按照重量比例利用现有的融合方法预制合金块，分别制成镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块；
[0046] 采用工频坩埚电炉进行熔炼：首先，加热坩埚至320℃并加入1公斤左右的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为：MgCL2：43％，KCl：33％，BaCl2：14％，CaF2：4％，NaCl：6％；溶剂滞留10分钟后将坩埚内清理干净，以确保无任何其它杂物；其次，将镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块依次添加到熔炼炉内，升温至550℃，冲入保护性气体CO2，熔炼时间为1.5小时；开启炉底振动装置及上部搅拌装置，搅拌速度为30r/分；按照比例添加硅、锰、碳化钛及稀土镧，升高温度至700℃。加快搅拌速度至55r/分，时间为1.5小时；
[0047] 将熔炼完成的合金液保温至600℃左右，静置20分钟后取样，并采用直读光谱仪确定成分在设定范围之内；然后将熔炼完成的合金液体转移至连续铸造炉中，并冲入保护性气体CO2；铸造厚度为100mm、宽度为200mm的板材。
[0048] 锻打处理：将铸造完成的合金板材放置于箱式退火炉内退火处理，温度为380℃，时间为1.5小时，取出并直接锻打成为毛坯；再次入退火炉内退火处理，时间为1小时，温度为330℃，取出再次锻打至需要的尺寸；
[0049] 将锻打完成的板材进行铣床加工。
[0050] 实施例5本发明的高端装备用高强镁合金材料的制备
[0051] 按照重量比为铝(Al)：5.5％，锌(Zn)：2.5％，锰(Mn)：1.2％，锡(Sn)：3％，硅(Si)：0.15％，碳化钛(TiC)：0.15％，稀土镧(La)：0.3％，余量为镁(Mg)准备合金原料，其中所述碳化钛颗粒的粒径为150μm，不可避免的杂质总和小于0.1％。
[0052] 按照重量比例利用现有的融合方法预制合金块，分别制成镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块；
[0053] 采用工频坩埚电炉进行熔炼：首先，加热坩埚至320℃并加入1公斤左右的溶剂A，其组成成分的重量百分比含量分别为：MgCL2：43％，KCl：33％，BaCl2：14％，CaF2：4％，NaCl：6％；溶剂滞留10分钟后将坩埚内清理干净，以确保无任何其它杂物；其次，将镁铝合金块、镁锌合金块及镁锡合金块依次添加到熔炼炉内，升温至550℃，冲入保护性气体CO2，熔炼时间为1.5小时；开启炉底振动装置及上部搅拌装置，搅拌速度为30r/分；按照比例添加硅、锰、碳化钛及稀土镧，升高温度至700℃。加快搅拌速度至55r/分，时间为1.5小
