本發(fā)明屬于鎂合金領(lǐng)域，具體涉及一種含鉿耐熱鑄造鎂合金。

背景技術(shù)：

隨著我國航空航天業(yè)、汽車業(yè)的迅猛發(fā)展，航天器和汽車等交通工具的輕量化成為亟需解決的問題，鎂合金作為最有前途的輕合金具有廣闊的應(yīng)用前景，而目前汽車上的鎂合金部件基本上都是壓鑄件，現(xiàn)有鑄造鎂合金中，以AZ91D、AM50等合金的應(yīng)用最為廣泛，這些鎂合金具有良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能和壓鑄性能。然而，當(dāng)工作溫度超過120℃時(shí)，這些合金的蠕變性能急劇下降，因此無法用于生產(chǎn)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)部件。目前已有的車用耐熱鎂合金主要有Mg-Al-RE、Mg-Al-Ca、Mg-Zn-Al-Ca、Mg-Al-Ca-RE、Mg-Al-Sr、Mg-Al-Sn、Mg-Zn-Al、Mg-Zn-RE、Mg-Zn-Si和Mg-Zn-Sn等耐熱鎂合金。

稀土元素被認(rèn)為是用來提高鎂合金耐熱性能的重要元素，例如已或商業(yè)化應(yīng)用的WE54和WE43。專利CN 1804083A中開發(fā)了一種含稀土耐熱鎂合金，其組成為：2～10％質(zhì)量比的Gd、3～12％質(zhì)量比的Y，Gd和Y的總質(zhì)量占該合金總質(zhì)量的13～14％，以及0.4～0.7％質(zhì)量比的Zr和≤0.3％的活化元素(Zn、Ag、Cu、Sr、Ca、Ti、Bi、Cd中任選一種)，或0.6～1.5％的Mn和不大于0.3％的活化元素，其余為鎂。該稀土鎂合金的析出相延基體的棱柱面析出，能夠有效阻礙位錯(cuò)的基面滑移，在300℃下抗拉強(qiáng)度大于180MPa。但是析出相在300℃會(huì)迅速長大，所以此鎂合金在300℃的抗蠕變性能急劇下降。

所以研發(fā)出一種在高溫條件下仍具有較好的抗蠕變性能的鎂合金是非常有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種含鉿耐熱鑄造鎂合金，通過添加鉿、釓和鋅元素可以提高合金的高溫抗蠕變性能，本發(fā)明還提供了上述鎂合金的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

1、含鉿耐熱鑄造鎂合金，各組分按重量百分比為：Zn 1.5～8.0％，Hf 0.1～3.0％，Gd 0.1～2.0％，Zr 0.1～1.0％，余量為Mg和雜質(zhì)，雜質(zhì)總和≤0.15％。

優(yōu)選的，各組分按重量百分比為：Zn 6.2％，Hf 0.7％，Gd 0.4％，Zr 0.33％，其它雜質(zhì)元素≤0.15％，余量為Mg。

優(yōu)選的，各組分按重量百分比為：Zn 4.6％，Hf 0.2％，Gd 1.5％，Zr 0.38％，其它雜質(zhì)元素≤0.15％，余量為Mg。

優(yōu)選的，各組分按重量百分比為：Zn 2.1％，Hf 2.7％，Gd 0.25％，Zr 0.45％，其它雜質(zhì)元素≤0.15％，余量為Mg。

優(yōu)選的，各組分按重量百分比為：Zn 7.1％，Hf 1.8％，Zr 0.44％，其它雜質(zhì)元素≤0.15％，余量為Mg。

優(yōu)選的，雜質(zhì)元素包括Fe、Cu、Ni。

更優(yōu)選的，按重量百分比計(jì)，F(xiàn)e<0.005％，Cu<0.015％，Ni<0.002％。

2、所述的含鉿耐熱鑄造鎂合金的制備方法，具體步驟為：將工業(yè)純鎂加熱至完全熔化后，在700℃加入工業(yè)純Zn，當(dāng)熔體溫度達(dá)到720℃后，加入Mg-Hf和Mg-Gd中間合金，待中間合金熔化后熔體溫度回升至780℃再加入Mg-Zr中間合金，攪拌2min使其充分熔化，再升溫至780℃，保溫20min后降溫至750℃，精煉6min，精煉后靜置20min，待金屬液溫度冷卻至740℃撇去表面浮渣進(jìn)行澆鑄。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明公開的含鉿耐熱鑄造鎂合金，Hf或Gd元素的加入可產(chǎn)生延棱柱面生長的析出相，且該析出相在300℃具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，提高合金的抗蠕變性能，Zn的加入一方面可在合金的晶界附近生成熔點(diǎn)較高的富Zn第二相，起到釘扎晶界的作用，同時(shí)Zn與Hf和Gd共同作用可形成大量長周期有序堆垛結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與Mg基體有共格關(guān)系，能夠阻礙位錯(cuò)的基面滑移，強(qiáng)化基體，進(jìn)一步提高了合金的高溫抗蠕變性能。另外，加入Zr作為晶粒細(xì)化劑可顯著細(xì)化晶粒，提高合金的屈服強(qiáng)度。本發(fā)明公開的含鉿耐熱鑄造鎂合金能在275～300℃，50MPa條件下穩(wěn)定工作，使該合金在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用成為可能。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖：

圖1表示合金鑄造采用的金屬模具示意圖；

圖2表示實(shí)施例1所述合金的金相圖；

圖3表示實(shí)施例2所述合金的金相圖；

圖4表示實(shí)施例3所述合金的金相圖；

圖5表示實(shí)施例4所述合金的金相圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。

合金制備方法如下：

將工業(yè)純鎂加熱至完全熔化后加入工業(yè)純鋅，當(dāng)熔體溫度達(dá)到720℃后，加入Mg-Hf和/或Mg-Gd中間合金，待中間合金熔化后熔體溫度回升至780℃再加入Mg-Zr中間合金，攪拌2min使其充分熔化，再升溫至780℃，保溫20min后降溫至750℃，精煉6min，精煉后靜置20min，待金屬液溫度冷卻至740℃撇去表面浮渣進(jìn)行澆鑄。圖1表示合金鑄造采用的金屬模具示意圖。

各實(shí)施例和WE54合金成分如下表所示，成分含量用重量百分比表示。

注：表中“～”表示不添加。

WE54合金的室溫抗拉強(qiáng)度為283MPa，屈服強(qiáng)度為179MPa，延伸率為3.9％；在300℃，屈服強(qiáng)度126MPa，延伸率8.6％；在300℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.74％。

實(shí)施例1所述合金的金相圖如圖2所示，該合金室溫抗拉強(qiáng)度為291MPa，屈服強(qiáng)度為208MPa，延伸率為3.1％；在300℃，屈服強(qiáng)度151MPa，延伸率3.9％；在275℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.12％；在300℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.21％。

實(shí)施例2所述合金的金相圖如圖3所示，該合金室溫抗拉強(qiáng)度為307MPa，屈服強(qiáng)度為216MPa，延伸率為3.9％；在300℃，屈服強(qiáng)度164MPa、延伸率4.6％；在275℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.13％，在300℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.18％。

實(shí)施例3所述合金的金相圖如圖4所示，該合金室溫抗拉強(qiáng)度為336MPa，屈服強(qiáng)度為241MPa，延伸率為2.5％；在300℃，屈服強(qiáng)度203MPa，延伸率3.2％；在275℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.07％；在300℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.09％。

實(shí)施例4所述合金的金相圖如圖5所示，該合金的室溫抗拉強(qiáng)度為309MPa，屈服強(qiáng)度為213MPa，延伸率為4.4％；在300℃，屈服強(qiáng)度184MPa，延伸率4.6％；在275℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.13％；在300℃，50MPa條件下，100小時(shí)的蠕變量是0.18％。

由以上實(shí)施例可看出，本發(fā)明所制備合金的高溫(300℃)拉伸性能和抗蠕變性能較WE54均有顯著提高。這是因?yàn)镠f或Gd元素的加入可產(chǎn)生延棱柱面生長的析出相，且該析出相在300℃具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，提高合金的抗蠕變性能，Zn的加入一方面可在合金的晶界附近生成熔點(diǎn)較高的富Zn第二相，起到釘扎晶界的作用，同時(shí)Zn與Hf和Gd共同作用可形成大量長周期有序堆垛結(jié)構(gòu)，能夠阻礙位錯(cuò)的基面滑移，強(qiáng)化基體，進(jìn)一步提高了合金的高溫性能。

最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。