本發(fā)明涉及一種鎂合金及其制備方法，具體地說，涉及的是一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
航空、航天和武器裝備等由于特殊的工作環(huán)境，結(jié)構(gòu)減重和結(jié)構(gòu)承載與功能一體化是其發(fā)展的重要方向，鎂鋰合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、抗震性能優(yōu)良和切削加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天和國防軍事工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。不過，航空航天鎂合金部件大多因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大而采用低壓砂型鑄造方法生產(chǎn)。鎂鋰合金低壓砂型鑄造是先進(jìn)材料與先進(jìn)工藝結(jié)合的新技術(shù)，在復(fù)雜內(nèi)腔、分型困難、大尺寸的鑄件生產(chǎn)應(yīng)用上將顯示出巨大的潛力。不過，盡管砂型鑄造具有一系列獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，但由于砂型鑄造在金屬充型和凝固期間同時進(jìn)行著金屬-鑄型(包括涂料)界面間的熱交換過程，大大降低了金屬-鑄型界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，以致鑄件冷卻速度慢，晶粒粗化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，易出現(xiàn)嚴(yán)重的縮松、熱裂等缺陷，β析出相呈粗大網(wǎng)狀形態(tài)，鑄件致密性差。粗大的組織降低了鎂鋰合金的力學(xué)性能，難以滿足零部件對力學(xué)性能的指標(biāo)要求，因此，目前還沒有砂型鑄造鎂鋰合金特別是低壓砂型鑄造鎂鋰合金的系統(tǒng)研究報道。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利號為ZL201310177285.1的專利公開了一種高強(qiáng)度鎂鋰合金及其制備方法，所發(fā)明的Mg–Li–RY–Zn鎂鋰合金(RY為富Y混合稀土)在真空環(huán)境下熔煉并進(jìn)行金屬型鑄造，然后再進(jìn)行至少2道次熱擠壓，合金抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率可分別達(dá)到220-260MPa、180-220MPa和15-25％，但采用該類合金進(jìn)行砂型鑄造時，晶粒尺寸達(dá)到150μm，鑄態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別僅為182MPa、144MPa和16％，沒有滿足產(chǎn)品的力學(xué)性能指標(biāo)要求。因此，開發(fā)適于砂型鑄造的鎂鋰合金是發(fā)展鎂鋰合金材料的重要課題。
為了改善砂型鑄造鎂鋰合金的力學(xué)性能，減少縮松、減小第二相的大小和改善鑄造缺陷，可通添加微量稀土元素而進(jìn)行微合金化來調(diào)整材料的組織和性能。鎂鋰合金中常用的合金元素包括Al、Zn、Si等，但是之前的研究表明，這些元素對于鎂鋰合金強(qiáng)度的提升幅度非常有限。稀土是鎂合金有效的強(qiáng)化元素，研究表明，La、Gd等稀土單獨(dú)添加或混合添加對于鎂鋰合金強(qiáng)度有一定的提升作用。許道奎等公開了《一種準(zhǔn)晶相強(qiáng)化鎂鋰合金及其制備方法》(公開號CN 1948532A)，通過控制Zn和Y的配比，在合金中形成準(zhǔn)晶強(qiáng)化相，獲得一種具有較高強(qiáng)度的變形鎂鋰合金。與此相似，張揚(yáng)等也公開了《一種高強(qiáng)度鎂鋰合金的制備方法》(公開號CN104004949A)，通過控制Zn和Gd的配比，也在合金中形成準(zhǔn)晶強(qiáng)化相，獲得一種具有較高強(qiáng)度的變形鎂鋰合金。但這兩類鎂合金都是在真空環(huán)境下金屬型鑄造制備的。因此，為了改善砂型鑄造鎂鋰合金的組織性能，減少其缺陷，提高砂型鑄造鎂鋰合金鑄件的成品率，很有必要對現(xiàn)有的鎂鋰合金的化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)整，開發(fā)出適合于砂型鑄造的專用鎂鋰合金材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適于砂型鑄造的專用砂型鑄造鎂鋰合金及其制備方法，使得到的鎂鋰合金具有良好的砂型鑄造成型性能、較高的綜合力學(xué)性能，具有良好的市場應(yīng)用前景。
本發(fā)明針對砂型鑄造的特點(diǎn)，從細(xì)化砂型鑄造鎂鋰合金的晶粒、減少鎂鋰合金的縮松缺陷出發(fā)，在Mg–Li合金中添加Al和Zn與鎂合金中的Mg和Li元素發(fā)生反應(yīng)生成穩(wěn)定的共晶相，降低合金熔體的結(jié)晶范圍，并改善熔體流動性；然后，添加稀土元素Nd和Ce、以及細(xì)化劑Ti和C元素，增加固溶和時效強(qiáng)化效果，細(xì)化鎂鋰合金的晶粒和析出相，減少其縮松缺陷，改善其鑄造性能及力學(xué)性能。該類鎂鋰合金可以用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)航空航天零部件的砂型鑄造。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，由按重量百分?jǐn)?shù)計的如下元素組成：3～10wt.％Li，2～7wt.％Al，0.5～3.5wt.％Zn，0.5～3wt.％Nd，0.5～3wt.％Ce，0.05～0.2wt.％Ti，0.005～0.05wt.％C，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地，所述雜質(zhì)包括總量小于0.02wt.％的Si、Fe、Cu和Ni。
本發(fā)明的合金配方中，Al和Zn可以提高熔體流動性，有明顯的固溶強(qiáng)化效果。
Nd和Ce等稀土在我國儲量豐富，成本低。Nd和Ce能改善鎂鋰合金的鑄造性能，減少晶界低熔點(diǎn)析出物，增加流動性，有效地減少鎂鋰合金的縮松缺陷，提高綜合力學(xué)性能和良好的固溶強(qiáng)化效果。通過Nd和Ce對晶界的強(qiáng)化，及其與Al、Zn對合金的力學(xué)性能的有益作用，通過各種元素的合理搭配，使得砂型鑄造鎂鋰合金具有更高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。
Ti屬于過渡族金屬，其晶格與鎂合金相同，晶格常數(shù)為a＝0.29512nm，c＝0.46845nm。Ti是鎂的包晶系元素，包晶溫度下(651℃)Ti在Mg中的固溶度為0.2wt.％。Ti作為鋁合金細(xì)化劑的工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，其中TiC粒子為主的Al-Ti-C中間合金，因其良好的形核能力、較小的尺寸和聚集傾向，成為目前研究和應(yīng)用最為廣泛的鋁熔體形核劑。但有關(guān)Ti在鎂鋰合金中應(yīng)用研究還沒有報道。Ti加入鎂熔體內(nèi)，在凝固過程中，Ti極低的溶解度使其在液固界面前沿擴(kuò)散區(qū)內(nèi)富集，這樣不僅阻礙了界面前Al原子的擴(kuò)散，從而抑制了枝晶的生長，而且在液固界面前產(chǎn)生較大的成分過冷，因而激活了成分過冷區(qū)內(nèi)形核質(zhì)點(diǎn)的形核。同時，Ti可能與鎂熔體內(nèi)的C形成TiC化合物，該化合物與鎂的晶格常數(shù)錯配度非常小，可作為異質(zhì)形核的基底。當(dāng)加入Al-Ti-C中間合金時，在熔體中將釋放出TiC粒子，從而增加了鎂鋰合金凝固時異質(zhì)核心的數(shù)量，使合金組織更加細(xì)化。Al-Ti-C對砂型鑄造鎂鋰合金的晶粒細(xì)化和β相形態(tài)的改善，消除了粗大的化合物相對基體的割裂及對晶界的弱化作用，提高了合金中的滑移和孿生等塑性變形方式開動的可能性，所以合金的塑性得到提高。同時，由于拉伸試驗(yàn)中合金變形強(qiáng)化能力的提高，合金的總體強(qiáng)度也有所提高。
本發(fā)明還提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金的制備方法，所述制備方法包括熔煉步驟、熱處理步驟。
優(yōu)選地，所述熔煉步驟具體采用以下方法：
A1、烘料：按所述鎂鋰合金中各元素的化學(xué)計量比分別稱取純Mg、純Al、純Zn、Mg–Nd中間合金、Mg–Ce中間合金、Al–Ti中間合金、Al–Ti–C中間合金和Li棒，將上述所有原料在180℃～250℃分別預(yù)熱3小時；
A2、熔鎂：將烘干后的純Mg加入鋰鹽保護(hù)熔劑后放入坩堝電阻爐中熔化形成鎂液；
A3、加Al、Zn、Nd、Ce、Ti和C：當(dāng)所述鎂液的溫度達(dá)到690℃～730℃時，往所述鎂液中加入純Al，待所述純Al熔化后，熔體溫度回升至700℃～730℃時加入純Zn，待所述純Zn熔化后，熔體溫度回升至700℃～730℃時加入中間合金Mg–Nd和Mg–Ce，待所述Mg–Nd和Mg–Ce熔化后，熔體溫度回升至700℃～730℃時加入中間合金Al–Ti和Al–Ti–C；
A4、加Li：待所述中間合金Al–Ti和Al–Ti–C完全熔化后，熔體溫度降至680℃～700℃，將稱量好的所述Li棒用不銹鋼鐘罩將其壓入熔體中，待所述Li棒完全熔解后取出鐘罩；
A5、精煉：待所述Li棒完全熔化后，熔體溫度回升至690℃～710℃，加入精煉熔劑進(jìn)行精煉；
A6、鑄造：經(jīng)精煉后的熔體澆鑄到砂型模具中得到鎂鋰合金錠。
優(yōu)選地，所述熔煉步驟在SF6和CO2混合氣體保護(hù)條件下進(jìn)行。
優(yōu)選地，步驟A1中，所述Mg–Nd中間合金中Nd的含量為30～90wt.％；所述Mg–Ce中間合金中Ce的含量為20～30wt.％；所述Al–Ti中間合金中Ti的含量為2～5wt.％；所述Al–Ti–C中間合金中Ti和C的含量分別為2～5wt.％和0.5～1wt.％。
優(yōu)選地，所述鋰鹽保護(hù)熔劑由質(zhì)量比為5:2的LiCl和LiF混合而成；所述精煉熔劑由質(zhì)量比為5:2:5的LiCl、LiF、MgCl2混合而成。
優(yōu)選地，所述鋰鹽保護(hù)熔劑的加入量為合金總質(zhì)量的6～12％；所述精煉熔劑的加入量為合金總質(zhì)量的4％。所述鋰鹽保護(hù)熔劑加入量過低，會導(dǎo)致鎂鋰合金熔體氧化燃燒，起不到阻燃保護(hù)作用；加入量過高，會引入熔劑夾雜，降低合金熔體純凈度。精煉熔劑加入量過高也會引入熔劑夾雜；加入量過低則凈化效果較差，和熔體純凈度較低。
優(yōu)選地，步驟A5中，所述精煉時，用攪拌勺在熔體液面下2/3處垂直攪拌4～6min即可。
優(yōu)選地，步驟A6中，所述精煉后的熔體進(jìn)行澆鑄前，熔體溫度回升至700℃～730℃，保溫12min；所述鋼制模具澆鑄前預(yù)先加熱至200℃～250℃。
優(yōu)選地，所述熱處理步驟具體采用以下方法：
將經(jīng)熔煉步驟制備的鎂鋰合金錠先在250℃～450℃中進(jìn)行0.5～10小時的固溶處理，然后在25℃～125℃中進(jìn)行4～80小時的時效處理。固溶溫度過高，會導(dǎo)致合金晶粒顯著長大，甚至導(dǎo)致試樣變形；溫度過低，則鑄態(tài)第二相無法固溶到基體中。時效溫度過高，會導(dǎo)致過燒，時效析出的第二相粗大；溫度過低，會導(dǎo)致第二相無法完全析出，起不到充分的時效強(qiáng)化作用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
(1)本發(fā)明通過同時添加Al、Zn、Nd、Ce、Ti和C六種元素，提高了合金的流動性，改善了其鑄造性能，減少了縮松缺陷。同時在鎂鋰合金凝固組織中引入多種強(qiáng)化相，經(jīng)后續(xù)熱處理后獲得更多析出相，起到了強(qiáng)化作用；
(2)本發(fā)明獲得了具有低密度、高強(qiáng)度、并有較高熱穩(wěn)定性的適于砂型鑄造的鎂鋰合金，特別滿足對于輕質(zhì)高強(qiáng)材料的需求；
(3)本發(fā)明對所述鎂鋰合金在不同溫度下的固溶和時效行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究，獲得了固溶和時效處理的優(yōu)化工藝參數(shù)，從而使所述鎂鋰合金在優(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)化和時效硬化的效果。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
下述實(shí)施例通過向Mg–Li合金中加入一定質(zhì)量比的Al、Zn、Nd、Ce、Ti和C元素，提高了合金的流動性，改善了其鑄造性能，減少了縮松缺陷。在鎂鋰合金凝固組織中引入多種強(qiáng)化相，經(jīng)后續(xù)熱處理后獲得更多強(qiáng)化析出相，并抑制合金在砂型鑄造以及而后固溶過程中的晶粒長大，使得該合金擁有較低的密度和優(yōu)良的力學(xué)性能。
下述實(shí)施例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，由按重量百分?jǐn)?shù)計的如下元素組成：3～10wt.％Li，2～7wt.％Al，0.5～3.5wt.％Zn，0.5～3wt.％Nd，0.5～3wt.％Ce，0.05～0.2wt.％Ti，0.005～0.05wt.％C，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。
所述雜質(zhì)為總量小于0.02wt.％的Si、Fe、Cu和Ni。
本發(fā)明采用Li(鋰)為第一組分，Li的加入能夠顯著降低合金密度，同時改善合金塑性，當(dāng)Li含量為本發(fā)明所述的3～10wt.％時，合金組織包括α-Mg固溶體和β-Li固溶體，該結(jié)構(gòu)能夠兼具較好的塑性和強(qiáng)度；本發(fā)明采用Al(鋁)為第二組分，Al的加入能夠與Li形成AlLi強(qiáng)化相，與Nd形成Al2Nd強(qiáng)化相；本發(fā)明采用Zn(鋅)為第三組分，Zn元素的加入能夠改善合金的鑄造性能，同時與Mg、Li、Al形成強(qiáng)化相；本發(fā)明分別采用Nd(釹)和Ce(鍶)為第四和第五組分，Nd和Ce能改善鎂鋰合金的鑄造性能，減少晶界低熔點(diǎn)析出物，增加流動性，有效地減少鎂鋰合金的縮松缺陷，提高綜合力學(xué)性能和良好的固溶強(qiáng)化效果。通過Nd和Ce對晶界的強(qiáng)化，及其與Al、Zn對合金的力學(xué)性能的有益作用，通過各種元素的合理搭配，使得砂型鑄造鎂鋰合金具有更高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；本發(fā)明分別采用Ti(鈦)和C(碳)為第六和第七組分，增加了鎂鋰合金凝固時異質(zhì)核心的數(shù)量，使合金組織更加細(xì)化。
本發(fā)明還提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金的制備方法，所述制備方法包括熔煉步驟、熱處理步驟。
所述熔煉步驟具體采用以下方法：
A1、烘料：按所述鎂鋰合金中各元素的化學(xué)計量比分別稱取純Mg、純Al、純Zn、Mg–Nd中間合金、Mg–Ce中間合金、Al–Ti中間合金、Al–Ti–C中間合金和Li棒，將上述所有原料在180℃～250℃分別預(yù)熱3小時；
A2、熔鎂：將烘干后的純Mg加入鋰鹽保護(hù)熔劑后放入坩堝電阻爐中熔化形成鎂液；
A3、加Al、Zn、Nd、Ce、Ti和C：當(dāng)所述鎂液的溫度達(dá)到690℃～730℃時，往所述鎂液中加入純Al，待所述純Al熔化后，熔體溫度回升至700℃～730℃時加入純Zn，待所述純Zn熔化后，熔體溫度回升至700℃～730℃時加入中間合金Mg–Nd和Mg–Ce，待所述Mg–Nd和Mg–Ce熔化后，熔體溫度回升至700℃～730℃時加入中間合金Al–Ti和Al–Ti–C；
A4、加Li：待所述中間合金Al–Ti和Al–Ti–C完全熔化后，熔體溫度降至680℃～700℃，將稱量好的所述Li棒用不銹鋼鐘罩將其壓入熔體中，待所述Li棒完全熔解后取出鐘罩；
A5、精煉：待所述Li棒完全熔化后，熔體溫度回升至690℃～710℃，加入精煉熔劑進(jìn)行精煉；
A6、鑄造：經(jīng)精煉后的熔體澆鑄到砂型模具中得到鎂鋰合金錠。
所述熔煉步驟在SF6和CO2混合氣體保護(hù)條件下進(jìn)行。
步驟A1中，所述Mg–Nd中間合金中Nd的含量為30～90wt.％；所述Mg–Ce中間合金中Ce的含量為20～30wt.％；所述Al–Ti中間合金中Ti的含量為2～5wt.％；所述Al–Ti–C中間合金中Ti和C的含量分別為2～5wt.％和0.5～1wt.％。
所述鋰鹽保護(hù)熔劑由質(zhì)量比為5:2的LiCl和LiF混合而成；所述精煉熔劑由質(zhì)量比為5:2:5的LiCl、LiF、MgCl2混合而成。
所述鋰鹽保護(hù)熔劑的加入量為合金總質(zhì)量的6～12％；所述精煉熔劑的加入量為合金總質(zhì)量的4％。
步驟A5中，所述精煉時，用攪拌勺在熔體液面下2/3處垂直攪拌4～6min即可。
步驟A6中，所述精煉后的熔體進(jìn)行澆鑄前，熔體溫度回升至700℃～730℃，保溫12min；所述鋼制模具澆鑄前預(yù)先加熱至200℃～250℃。
所述熱處理步驟具體采用以下方法：
將經(jīng)熔煉步驟制備的鎂鋰合金錠先在250℃～450℃中進(jìn)行0.5～10小時的固溶處理，然后在25℃～125℃中進(jìn)行4～80小時的時效處理。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分及其質(zhì)量百分比為：3wt.％Li，7wt.％Al，3.5wt.％Zn，0.5wt.％Nd，3wt.％Ce，0.2wt.％Ti，0.005wt.％C，雜質(zhì)元素Si、Fe、Cu和Ni的總量小于0.02wt.％，余量為Mg。
該鎂鋰合金的制備方法包括熔煉和隨后的熱處理兩個工藝工序。
其中，在前的熔煉工藝工序在SF6和CO2混合氣體保護(hù)條件下進(jìn)行，步驟如下：
(1)烘料：按所述鎂鋰合金中各元素的化學(xué)計量比分別稱取純Mg、純Al、純Zn、Mg–30Nd中間合金、Mg–30Ce中間合金、Al–5Ti中間合金、Al–5Ti–0.5C中間合金和Li棒，按照制備合金質(zhì)量的6％稱取鋰鹽保護(hù)熔劑和4％稱取精煉熔劑，然后，將上述所有原料在180℃分別預(yù)熱3小時；所述鋰鹽保護(hù)熔劑由質(zhì)量比為5:2的LiCl和LiF混合而成；所述精煉熔劑由質(zhì)量比為5:2:5的LiCl、LiF、MgCl2混合而成；
(2)熔鎂：將烘干后的所述純Mg和所述鋰鹽保護(hù)熔劑放入坩堝電阻爐中熔化形成鎂液；
(3)加Al、Zn、Nd、Ce、Ti和C：當(dāng)所述鎂液的溫度達(dá)到730℃時，往所述鎂液中加入純Al，待所述純Al熔化后，熔體溫度回升至730℃時加入純Zn，待所述純Zn熔化后，熔體溫度回升至730℃時加入中間合金Mg–30Nd和Mg–30Ce，待所述中間合金Mg–30Nd和Mg–30Ce熔化后，熔體溫度回升至730℃時加入中間合金Al–5Ti和Al–5Ti–0.5C；
(4)加Li：待所述中間合金Al–5Ti和Al–5Ti–0.5C完全熔化后，熔體溫度降至700℃，將稱量好的所述Li棒用鋁箔包覆再用不銹鋼鐘罩將其壓入熔體中，待所述Li棒完全熔解后取出鐘罩；
(5)精煉：待所述Li棒完全熔化后，熔體溫度回升至710℃，加入占制備合金質(zhì)量4％的精煉熔劑，并用攪拌勺在熔體液面下2/3處垂直攪拌4min；
(6)鑄造：待所述步驟(5)中的熔體溫度回升至730℃時保溫12min，撇去表面浮渣，用砂型模具進(jìn)行澆鑄，得到鑄錠。
所述砂型模具在進(jìn)行澆鑄前先預(yù)熱至250℃。
所述的熱處理工藝為：
將所述鎂鋰合金錠先在450℃溫度中進(jìn)行0.5小時的固溶處理，然后在25℃溫度中進(jìn)行80小時的時效處理。
該砂型鑄造Mg–Li–Al–Zn–Nd–Ce–Ti–C鎂鋰合金T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：188MPa，抗拉強(qiáng)度：286MPa，延伸率：14％。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分及其質(zhì)量百分比為：10wt.％Li，2wt.％Al，0.5wt.％Zn，3wt.％Nd，0.5wt.％Ce，0.05wt.％Ti，0.05wt.％C，雜質(zhì)元素Si、Fe、Cu和Ni的總量小于0.02wt.％，余量為Mg。
該鎂鋰合金的制備方法包括熔煉和隨后的熱處理兩個工藝工序。
其中，在前的熔煉工藝工序在SF6和CO2混合氣體保護(hù)條件下進(jìn)行，步驟如下：
(1)烘料：按所述鎂鋰合金中各元素的化學(xué)計量比分別稱取純Mg、純Al、純Zn、Mg–90Nd中間合金、Mg–20Ce中間合金、Al–2Ti中間合金、Al–2Ti–1C中間合金和Li棒，按照制備合金質(zhì)量的12％稱取鋰鹽保護(hù)熔劑和4％稱取精煉熔劑，然后，將上述所有原料在250℃分別預(yù)熱3小時；所述鋰鹽保護(hù)熔劑由質(zhì)量比為5:2的LiCl和LiF混合而成；所述精煉熔劑由質(zhì)量比為5:2:5的LiCl、LiF、MgCl2混合而成；
(2)熔鎂：將烘干后的所述純Mg和所述鋰鹽保護(hù)熔劑放入坩堝電阻爐中熔化形成鎂液；
(3)加Al、Zn、Nd、Ce、Ti和C：當(dāng)所述鎂液的溫度達(dá)到690℃時，往所述鎂液中加入純Al，待所述純Al熔化后，熔體溫度回升至700℃時加入純Zn，待所述純Zn熔化后，熔體溫度回升至700℃時加入中間合金Mg–90Nd和Mg–20Ce，待所述中間合金Mg–90Nd和Mg–20Ce熔化后，熔體溫度回升至700℃時加入中間合金Al–2Ti和Al–2Ti–1C；
(4)加Li：待所述中間合金Al–2Ti和Al–2Ti–1C完全熔化后，熔體溫度降至680℃，將稱量好的所述Li棒用鋁箔包覆再用不銹鋼鐘罩將其壓入熔體中，待所述Li棒完全熔解后取出鐘罩；
(5)精煉：待所述Li棒完全熔化后，熔體溫度回升至690℃，加入占制備合金質(zhì)量4％的精煉熔劑，并用攪拌勺在熔體液面下2/3處垂直攪拌6min；
(6)鑄造：待所述步驟(5)中的熔體溫度回升至700℃時保溫12min，撇去表面浮渣，用砂型模具進(jìn)行澆鑄，得到鑄錠。
所述砂型模具在進(jìn)行澆鑄前先預(yù)熱至200℃。
所述的熱處理工藝為：
將所述鎂鋰合金錠先在250℃溫度中進(jìn)行10小時的固溶處理，然后在125℃溫度中進(jìn)行4小時的時效處理。
該砂型鑄造Mg–Li–Al–Zn–Nd–Ce–Ti–C鎂鋰合金T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：169MPa，抗拉強(qiáng)度：249MPa，延伸率：21％。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分及其質(zhì)量百分比為：6.5wt.％Li，4.5wt.％Al，2wt.％Zn，1.8wt.％Nd，1.8wt.％Ce，0.1wt.％Ti，0.03wt.％C，雜質(zhì)元素Si、Fe、Cu和Ni的總量小于0.02wt.％，余量為Mg。
該鎂鋰合金的制備方法包括熔煉和隨后的熱處理兩個工藝工序。
其中，在前的熔煉工藝工序在SF6和CO2混合氣體保護(hù)條件下進(jìn)行，步驟如下：
(1)烘料：按所述鎂鋰合金中各元素的化學(xué)計量比分別稱取純Mg、純Al、純Zn、Mg–60Nd中間合金、Mg–25Ce中間合金、Al–3.5Ti中間合金、Al–3.5Ti–0.8C中間合金和Li棒，按照制備合金質(zhì)量的9％稱取鋰鹽保護(hù)熔劑和4％稱取精煉熔劑，然后，將上述所有原料在215℃分別預(yù)熱3小時；所述鋰鹽保護(hù)熔劑由質(zhì)量比為5:2的LiCl和LiF混合而成；所述精煉熔劑由質(zhì)量比為5:2:5的LiCl、LiF、MgCl2混合而成；
(2)熔鎂：將烘干后的所述純Mg和所述鋰鹽保護(hù)熔劑放入坩堝電阻爐中熔化形成鎂液；
(3)加Al、Zn、Nd、Ce、Ti和C：當(dāng)所述鎂液的溫度達(dá)到710℃時，往所述鎂液中加入純Al，待所述純Al熔化后，熔體溫度回升至715℃時加入純Zn，待所述純Zn熔化后，熔體溫度回升至715℃時加入中間合金Mg–60Nd和Mg–25Ce，待所述中間合金Mg–60Nd和Mg–25Ce熔化后，熔體溫度回升至730℃時加入中間合金Al–3.5Ti和Al–3.5Ti–0.8C；
(4)加Li：待所述中間合金Al–3.5Ti和Al–3.5Ti–0.8C完全熔化后，熔體溫度降至690℃，將稱量好的所述Li棒用鋁箔包覆再用不銹鋼鐘罩將其壓入熔體中，待所述Li棒完全熔解后取出鐘罩；
(5)精煉：待所述Li棒完全熔化后，熔體溫度回升至700℃，加入占制備合金質(zhì)量4％的精煉熔劑，并用攪拌勺在熔體液面下2/3處垂直攪拌5min；
(6)鑄造：待所述步驟(5)中的熔體溫度回升至715℃時保溫12min，撇去表面浮渣，用砂型模具進(jìn)行澆鑄，得到鑄錠。
所述砂型模具在進(jìn)行澆鑄前先預(yù)熱至225℃。
所述的熱處理工藝為：
將所述鎂鋰合金錠先在350℃溫度中進(jìn)行5小時的固溶處理，然后在75℃溫度中進(jìn)行42小時的時效處理。
該砂型鑄造Mg–Li–Al–Zn–Nd–Ce–Ti–C鎂鋰合金T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：175MPa，抗拉強(qiáng)度：269MPa，延伸率：16％。
對比例1
本對比例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于：本對比例中不含有C元素。
所述制備方法與實(shí)施例1相同。本對比例制備的Mg–Li–Al–Zn鑄造美麗合集T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：152Pa，抗拉強(qiáng)度：226MPa，延伸率：8％。
對比例2
本對比例提供了一種高適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分與實(shí)施例2基本相同，不同之處僅在于：本對比例中C的質(zhì)量百分含量為0.1％。
所述制備方法與實(shí)施例1相同。本對比例制備的Mg–Li–Al–Zn鑄造鎂鋰合金T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：158MPa，抗拉強(qiáng)度：241MPa，延伸率：10％。
對比例3
本對比例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于：本對比例中不含有Ti元素。
所述制備方法與實(shí)施例1相同。本對比例制備的Mg–Li–Al–Zn鑄造美麗合集T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：164MPa，抗拉強(qiáng)度：254MPa，延伸率：8％。
對比例4
本對比例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于：本對比例中Ti的質(zhì)量百分含量為0.3％。
所述制備方法與實(shí)施例1相同。本對比例制備的Mg–Li–Al–Zn鑄造美麗合集T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：155MPa，抗拉強(qiáng)度：234MPa，延伸率：7％。
對比例5
本對比例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分與實(shí)施例1相同。
所述制備方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于：熔煉工藝中，所采用的精煉熔劑由質(zhì)量比為1:1:1的LiCl、LiF和MgCl2混合而成。
本對比例制備的Mg–Li–Al–Zn鑄造鎂鋰合金T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：155MPa，抗拉強(qiáng)度：249MPa，延伸率：8％。
對比例6
本對比例提供了一種適于砂型鑄造的鎂鋰合金，其組分與實(shí)施例1相同。
所述制備方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于：熔煉工藝中，步驟(4)采用不銹鋼絲網(wǎng)包覆Li棒。
本對比例制備的Mg–Li–Al–Zn鑄造鎂鋰合金T6態(tài)的室溫力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度：161MPa，抗拉強(qiáng)度：247MPa，延伸率：9％。
本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。