CN104651684B

CN104651684B - 一种铝合金结构材料及其制备方法

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Publication number: CN104651684B
Application number: CN201310602704.1A
Authority: CN
Inventors: 孙廷富; 薛跃军; 彭银江; 陈耘; 郭安振; 崔崇亮; 郭峰; 翟景; 张涛; 元涛
Original assignee: No 52 Institute of China North Industries Group Corp
Current assignee: No 52 Institute of China North Industries Group Corp
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: CN104651684A

Abstract

一种铝合金结构材料，其特征在于：该铝合金结构材料为Al‑Mg‑Si‑Mn‑Ti系合金，各元素的质量百分比为：Mg：10.5％～17.4％，并含Be：0.01%～0.05%，以镁炉料为基准；Si：1.0％～5.0％；Mn：0.3％～0.8％；Ti：0.15％～0.25％；Al及其它不可避免杂质：余量。制备时，将称量好的炉料放入中频熔炼炉进行合金熔炼、除气和净化处理，然后进行浇注、喷射沉积制得圆形锭坯；接着进行挤压加工、成品加工、热处理即为成品。本发明配方设计科学合理，采用喷射沉积技术制备低密度高强度铝合金冶金组织，制备工艺简单、流程短，制得的铝合金具有高强铝合金的力学性能特点、铝锂合金的低密度特点，可用于地面交通工具以及空间飞行器结构制品的制造。

Description

一种铝合金结构材料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属合金材料及制备技术领域，具体涉及一种低密度高强度的铝合金结构材料及其制备方法，可适用于制造地面交通工具以及空间飞行器结构制品。

背景技术

纯铝具有密度小、导热性好、可塑性和抗腐蚀性佳的特点，常用于制成各种型材、板材，但是纯铝的强度差，不宜作结构材料，因此，人们在纯铝中加入各种不同合金元素，以强化铝的性能，从而得到了一系列的铝合金。

如今，人们通过向铝合金中添加镁、锂、硅等低密度合金元素来改善铝合金材料的强度与密度特性，取得了很好的效果。但受合金化、制备技术条件的制约，其增益有限。现有低密度铝合金，如5XXX系、6XXX系Al-Mg、Al-Mg-Si类合金受常规铸造冶金工艺及条件的制约，镁的加入量最高限于5.5%～9.6%，典型合金如5A06、6061密度小于2.7g/cm³。再高镁含量尽管密度降低幅度更大，但会产生严重的粗大化合物Al_xMg_y（如Al₃Mg₂、Al₅Mg₈）相，将导致合金力学性能急剧降低；而8XXX系Al-Li-Cu-Mg类合金受常规铸造冶金制备工艺及条件的制约，锂的加入量仅限于3%以下，再高锂含量会产生粗大脆性AlLi化合物相以及偏析严重，将导致塑性、韧性急剧降低，典型合金如8090、8091、CP276等密度小于2.65g/cm³；Al-Li-Mg类典型合金如1420、1421、1423可获得密度小于2.55g/cm³的技术效果；采用喷射沉积制备技术，可以获得密度更小的小于2.50g/cm³的铝锂合金如UL30、UL40等。但上述各类低密度铝合金都属于中强型铝合金，即合金拉伸强度量级在420MPa～500MPa。为增加强度，采用热扎＋退火处理＋大变形冷作硬化＋稳定化热处理工艺，结果强度得到进一步提高，但往往牺牲了材料的塑性，且工序复杂成本也很高，仅适用2～3mm以下厚度的薄板材，而对于其它复杂结构型材、管材、棒材、锻件以及大厚度板带材是难于大变形冷作硬化加工，结构材料的强度难于提高，大大局限了高强度铝合金结构产品的开发与应用。

7XXX系合金如7A04、7A09以及7055等高强度合金，强度可达到520～680MPa，但该类合金密度太大约为2.78～2.86g/cm³，显然对减重设计不利。中国专利文献ZL200610069171.5公布了一种铝硅铜镁变形铝合金及其制备方法，该专利中合金含镁量很少为0.3%～0.6%，硅、铜含量高。显然合金的密度较大，强度也低至379MPa，满足不了减重设计要求。

地面交通工具如汽车、摩托车、赛车以及空间飞行器等上的各类承力结构，如连杆、摆臂、转向节、仓段、壳体等通常是采用钢及2024、2618铝合金制造，虽然强度高，但是重量大，如能采用低密度高强度铝合金结构材料制造，替代钢以及2024、2618铝合金，将获得高经济性、低能耗、轻量化的多重效果。

喷射成形技术是一种凝固冷却速度大，一次近净成型大尺寸锭坯的先进制备技术，可以获得细小均匀的微观组织，并可极大的拓宽合金元素的过饱和固溶度，为开发制备高镁、硅、锂含量的铝合金结构材料，提供解决制备问题的最佳技术方案。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种具有低密度、高强度的铝合金结构材料，可用于制造地面交通工具以及空间飞行器结构制品。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种具有低密度、高强度的铝合金结构材料的制备方法，具有加工工艺简单、流程短的特点，制得的铝合金结构材料可用于制造地面交通工具以及空间飞行器结构制品。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种铝合金结构材料，其特征在于：该铝合金结构材料为Al-Mg-Si-Mn-Ti系合金，原料中各元素的质量百分比为：

Mg：10.5％～17.4％，并含Be：0.01%～0.05%，以镁炉料为基准；

Si：1.0％～5.0％；

Mn：0.3％～0.8％；

Ti：0.15％～0.25％；

Al及其他不可避免的杂质：余量。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种铝合金结构材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）通过密度与强度预估计算方法设定铝合金结构材料的组分配比，选择纯铝炉料、含Be0.01wt%～0.05wt%的纯镁炉料以及铝硅、铝锰、铝钛中间合金炉料作为原料，按元素质量百分比：Mg：10.5％～17.4％；Si：1.0％～5.0％；Mn：0.3％～0.8％；Ti：0.15％～0.25％；Al及其他不可避免的杂质：余量；进行称量配料；

2）熔炼、除气与净化处理：将步骤1）称取的炉料在中频熔炼炉进行合金熔炼，熔炼时，先加入纯铝炉料以及铝锰、铝硅以及铝钛中间合金炉料，熔化后升温到680℃～720℃用钟罩或压瓢将经过预热温度120℃～150℃的含Be0.01wt%～0.05wt%的纯镁炉料压入铝熔体中，镁全部熔化后升温到730℃～750℃，采用氩气精炼，通氩气后，净置15～20min，去除铝合金熔体中氧化物和气体，控制铝合金熔体温度达到780℃～820℃进行浇注；

3）喷射沉积：将步骤2）得到的铝合金熔体浇注到漏斗控制导流，进入喷射沉积雾化器进行雾化沉积，在雾化气体作用下产生高度雾化的高速半固态溅射流，高速溅射沉积到接收底盘上，通过接收底盘向下的移动速度与雾化器摆角的匹配，制备出不同直径的圆形锭坯；

4）接着进行挤压加工和成品加工；

5）最后进行热处理即为成品。

作为改进，所述步骤2）中的采用氩气精炼的氩气压力为0.05～0.07Pa，通氩气时间在5～10min，通氩气流量在0.2～0.3Nm³/min。

作为改进，所述步骤2）中的浇注时的金属流量为6～8Kg/Min。

作为改进，所述步骤3）中的喷射沉积的工艺参数为：氮气流量：13～23Nm³/Min；氮气压力：6.5～8.5atm；雾化器扫描速度：20.9～23.3Hz；接收底盘旋转速度：2.45～3.16r/s；接收底盘移动速度：0.57～0.70mm/s；喷射沉积高度：670～730mm。

再改进，所述步骤4）的挤压加工是采用挤压机进行热挤压变形加工，是将圆形锭坯切割下料成要求的挤压坯，加热到挤压温度，保温一定时间，送入到挤压机中挤压成形管材、棒材、型材及扁板材成品或半成品，其中挤压工艺为:挤压比9～15；挤压速度1.2～1.5m/Min；挤压坯加热温度360℃～400℃。

作为优选，所述挤压加工中的保温时间为：当挤压坯直径Φ≤50mm时，保温时间τ＝1.5Φmin；当挤压坯直径Φ≥100mm时，保温时间τ＝2Φmin；当挤压坯直径Φ在50～100mm时，保温时间τ＝1.5Φ＋0.01(Φ－50)Φmin。

再改进，所述步骤4）的成品加工是在挤压加工后的半成品、成品上切割、加工获得；或者是挤压加工后的半成品、成品上切割下料，再进行热成型加工。

进一步改进，所述步骤5）的热处理是在热处理炉中进行的固溶处理及人工时效处理或自然时效处理，其中固溶处理的温度为400℃～430℃，保温时间0.5～2.5h；人工时效温度95℃～120℃，人工时效时间8～12h；或自然时效时间20～28h。

最后，所述密度与强度预估计算方法是密度ρ简化为

ρ=G/Σ(W_i/ρ_i) （1）

其中G为成分配方总量，为计算方便以100%计；

W_i为成分配方中各组元加入重量百分数计；

ρ_i为成分配方中各组元的密度值。

强度R_m简化为：

R_m=35MPa/%×W_j＋100～300MPa （2）

其中W_j为Mg元素重量百分数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、配方设计科学合理，通过密度与强度预估计算方法，避免了盲目性，采用低密度高含量合金元素镁、硅，少量高效强化元素锰、成核细化元素钛，以及微量随镁炉料带入Be：0.01%～0.05%，对合金熔炼具有有效保护作用，制得的铝合金结构材料具有低密度高强度，可用于地面交通工具以及空间飞行器结构制品的制造；

2、采用喷射沉积技术制备细小、均匀、无偏析的低密度高强度铝合金冶金组织；采用常规热挤压、热轧制加工技术以及后继短流程固溶＋人工或自然时效处理，使低密度高强度铝合金具有7A04、7A09高强铝合金的力学性能特点、铝锂合金的低密度特点，同时避免采用冷作硬化加工的方法来提高强度的高成本复杂化技术路线，使产品种类更为广泛；制备工艺简单，缩短了制造流程。

附图说明

图1是本发明制备过程中喷射沉积的工作原理图；

图2是本发明制备过程中挤压加工的工作原理图；

图3是本发明制备过程中热处理的工作原理图；

图4是本发明制备方法的工艺流程图；

图5是本发明的铝合金结构材料的沉积态金相组织图；

图6是本发明的铝合金结构材料的挤压态金相组织图；

图7是本发明的铝合金结构材料的热处理态金相组织图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种铝合金结构材料，其特征在于：该铝合金结构材料为Al-Mg-Si-Mn-Ti系合金，铝合金的原料中各元素的质量百分比为：

Mg：10.5％～17.4％；并含Be：0.01%～0.05%，以镁炉料为基准;

Si：1.0％～5.0％；

Mn：0.3％～0.8％；

Ti：0.15％～0.25％；

Al及其它不可避免的杂质：余量。

在本发明中，铝是合金中的主要组份，其含量受合金化元素加入量约束。

其中镁的作用是通过固溶强化与析出强化来提高合金的拉伸强度。镁在铝中最大固溶度可达到17.4％，向铝中每增加1%镁，可使强度提高35MPa。但在实际铸造中，已有的研究成果表明含镁14.4%合金淬火＋自然时效态，强度达到420MPa。显然，镁的线性增益并没有达到预期强化效果，这主要是铸造组织粗大，沉淀相形核困难，析出相尺寸大造成的。结合本发明的技术方案设计，可通过凝固组织细化、变形强化和热处理强化的途径获得增益。

硅的作用是与镁、铝形成时效析出相Mg₂Si相以及Mg_xSi_yAl_z相来提高合金的强度，同时有利于Al₃Mg₂相分散均匀、增加强化相数量。为最大化发挥Si的强化效果，应保证Mg/Si比≥1.73，使镁过剩。但硅加入量过多会影响合金韧性，但对合金的流动性、成型性以及密度降低有益。

锰的作用一方面是改善铁相化合物形态，综合炉料中残量铁的有害作用，使之有益于提高合金的力学性能。另一方面，锰在铝中的固溶度很小，大部分形成AlMn₆化合物，可使镁的沉淀相分散均匀，提高强度的效果比镁大一倍，并使合金具有更高的组织稳定性。但锰含量太高强化效果不高，并会使合金变脆，并对合金密度降低不利。

钛的作用是在合金凝固时析出Al₃Ti相以及溶入α相中。在合金热变形加工时有利于控制再结晶，在固溶处理后时效析出时成为Al_xMg_y（如Al₃Mg₂、Al₅Mg₈）相的成核核心，有利于细化Al_xMg_y（如Al₃Mg₂、Al₅Mg₈）相，对合金强度和疲劳强度提高作用极大。但过量的钛易在铝中形成偏析、积聚，还易形成粗大Al₃Ti相，对形核不利。

在本发明中，可以有少量的铍随镁炉料带入，Be的含量限制在0.01wt%～0.05wt%，以镁炉料为基准，仅作为熔炼保护用，不作为合金化成分限定要求。

一种铝合金结构材料的制备方法，具体为：

一、合金成分设定：（重量百分含量）：

AL-Mg-Si-Mn-Ti系合金：

Mg：10.5％～17.4％；并含Be：0.01%～0.05%，以镁炉料为基准;

Si：1.0％～5.0％；

Mn：0.3％～0.8％；

Ti：0.15％～0.25％；

Al：余量的铝合金及不可避免杂质。

其中密度预估计算：

密度ρ减低的主要贡献包括各组元元素密度值贡献和加入量的综合作用。简化为：

ρ=G/Σ(W_i/ρ_i) （1）

其中G为成分配方总量，为计算方便以100%计；

W_i为成分配方中各组元加入重量百分数计；

ρ_i为成分配方中各组元的密度值。

强度预估计算：

强度R_m增益主要包括合金化各组元作用、组织细化、变形强化以及热处理强化的增益。合金化各组元对强度的增益主要以镁为估算对象即为35MPa×W_j；组织细化对强度有很大增益，但无法统计确定；而变形强化以及热处理强化的增益，根据以往经验可为100～300MPa。简化为：

R_m=35MPa/%×W_j＋100～300MPa （2）

其中W_j为Mg元素重量百分数。

二、、配料设计

选择纯铝炉料、含Be0.01wt%～0.05wt%的纯镁炉料以及铝-20%硅、铝-15%锰以及铝-5%钛中间合金炉料，进行精确称量配料，采用质量百分比；

三、熔炼、精炼与净化

熔炼时铝、镁以纯金属炉料的形式加入，锰、硅、钛以铝-20%硅、铝-15%锰以及铝-5%钛中间合金炉料形式加入。

采用中频电磁感应炉熔炼，装炉量为120kg。

先加入纯铝炉料以及铝锰、铝硅、铝钛中间合金炉料。熔化后升温到680℃～720℃用钟罩或压瓢将经过预热温度120℃～150℃的含Be0.01wt%～0.05wt%的纯镁炉料压入铝熔体中。

镁全部熔化后升温到730℃～750℃，采用氩气精炼。氩气压力为0.05～0.07Pa，通氩气时间控制在5～10min。可以采用石英管或石墨管在端部装上石墨通气塞或耐火材料通气塞，在通气塞上钻有2～3mm的孔多个，通氩气流量控制在0.2～0.3Nm³/min。通氩气后，净置15～20min，去除铝合金熔体中氧化物和气体；控制铝合金熔体温度达到780℃～820℃进行浇注。

四、喷射沉积

如图1所示，喷射沉积是低密度高强度铝合金结构材料制备中的关键手段。在中频熔炼炉1进行合金熔炼、除气与净化处理，浇注到漏斗2控制导流，进入喷射沉积雾化器3雾化沉积，在雾化气体4的作用下，产生高度雾化的高速半固态溅射流5，高速溅射沉积到接收底盘7上，通过底盘向下的移动速度与雾化器摆角的匹配，制备直径Φ290mm的圆形锭坯6；

金属导流浇注参数：

浇注温度：780～820℃；

金属流量：6～8Kg/Min；

喷射沉积参数：

氮气流量：13～23Nm³/Min；

氮气压力：6.5～8.5atm；

雾化器扫描速度：20.9～23.3Hz；

接收底盘旋转速度：2.45～3.16r/s；

接收底盘移动速度：0.57～0.70mm/s；

喷射沉积高度：670～730mm；

五、挤压加工

如图2所示，采用热挤压变形加工。

将直径Φ290的圆形锭坯6切割下料成Φ275×500mm的挤压坯10，加热到挤压温度，保温时间为550min，送入到直径Φ280mm的挤压筒9中，在挤压柱塞8的作用下挤压成形直径Φ136mm120°扇型截面型材11；

挤压参数：

挤压比：9～15；

挤压速度：1.2～1.5m/Min;

挤压加热工艺：

加热温度：360℃～400℃;

加热保温时间：

直径Φ275的挤压坯加热保温时间按下述方法计算得到：

因挤压坯直径Φ为275mm，Φ≥100mm，保温时间τ＝2×275（min），为550min；

六、成品加工

成品加工直接在挤压加工直径Φ136mm120°扇型截面型材11上切割加工获得；

成品加工也可在热挤压变形加工半成品、成品上切割下料，再进行热成型加工。如连杆、摆臂、转向节可以采用棒材、厚板材切割下料，通过加热、制坯、初锻、终锻成型等常规压力加工方法获得终端产品。

七、热处理

如图3所示，短程热处理是低密度高强度铝合金结构材料制备中的另一个重要手段，即固溶处理＋人工或自然时效。将低密度高强度铝合金结构材料及制品，如扇型截面型材11以及热成形终端产品放在热处理炉12中进行固溶处理；然后进行人工时效或自然时效处理。

测试用样品采用：

1、低密度高强度铝合金结构材料喷射沉积态解剖，切取金相试样；

2、直径Φ136mm120°扇型截面型材挤压态解剖以及热处理后解剖，切取金相试样；

3、直径Φ136mm120°扇型截面型材热处理后解剖，切取相分析试样；

4、直径Φ36mm120°扇型截面型材热处理后解剖，切取圆形标准Φ6拉伸试样。

下面通过具体实施例对本发明进行更为详细的说明：

实施例1、实施例2以及实施例3的成分配方如表1所示。

表1各实施例化学成分（wt%）

各实施例的力学性能特点如表2所示。

表2各实施例力学性能特点

实施例	R_m/N/mm²	R_p-1/N/mm²	A/%	ρ/g/cm³
					实施例1	555	485	32	2.53
实施例2	630	530	25	2.49
					实施例3	670	595	11	2.48

各实施例的微观组织特点如表3所示。

表3各实施例微观组织特点

以实施例2为例子做成分设计：

密度预估计算：

Al含量为100%－（15.0%＋3.0%＋0.5%＋0.20%）=81.3%；

Al的密度为2.699g/cm³；

Mg的密度为1.74g/cm³；

Si的密度为2.34g/cm³；

Mn的密度为7.4g/cm³；

Ti的密度为4.54g/cm³；

则实施例2合金密度：

ρ=G/Σ(W_i/ρ_i)=100/（15.0/1.74＋3.0/2.34＋0.5/7.4＋0.20/4.54＋81.3/2.699）=2.48g/cm³

实施例2合金强度预估计算：

R_m=35MPa/%×W_j＋100～300MPa≥625MPa。

以实施例2为例子做配料计算：熔炼120kg。

1）实施例2的化学成分如下：

Mg：15.0%；Si：3.0%；Mn：0.50%；Ti：0.20%；Al：余量为铝合金及不可避免其他杂质。

2）则合金中需要各合金元素量为：

按装炉120公斤炉料，进行配料计算，需要加入的合金元素的重量为：

Mg：18.0公斤；Si：3.6公斤；Mn：0.6公斤；Ti：0.24公斤；Al：余量为120公斤-上述合金元素的总代数和(22.44公斤)，为97.56公斤。

3)因硅、锰是采用中间合金的炉料形式加入。因此，必须将各合金元素加入量转换成其中间合金的加入量。则：

①要加入3.6公斤Si，则需要加入Al-20%Si中间合金炉料为

3.6公斤/20%＝18.0公斤；将带进Al量为18.0公斤-3.6公斤＝14.4公斤。

②要加入0.6公斤Mn，则需要加入Al-15%Mn中间合金炉料为

0.6公斤/15%＝4.0公斤；将带进Al量为4.0公斤-0.6公斤＝3.4公斤。

③要加入0.24公斤Ti，则需要加入Al-5%Ti中间合金炉料为

0.24公斤/5%＝4.8公斤；将带进Al量为4.8公斤-0.24公斤＝4.56公斤。

4）需要补加的Al为：

因120公斤合金中需要Al量为97.56公斤；

而上述采用中间合金的形式加入硅、锰、钛带进的铝量为（14.4＋3.4＋4.56）＝22.36公斤。

则需要补足的纯铝为97.56公斤-22.36公斤＝75.2公斤。

5）到此为止全部炉料计算完毕，则应向炉中加入的炉料：

纯镁炉料为18.0公斤（没考虑烧损问题，是理论加入量）；

Al-20%Si中间合金炉料为18.0公斤；

Al-15%Mn中间合金炉料为4.0公斤；

Al-5%Ti中间合金炉料为4.8公斤；

需要补加的纯Al炉料为为75.2公斤；

6）则总加入量验证：

纯镁炉料＋铝-20%硅中间合金炉料＋铝-15%锰中间合金炉料＋Al-5%Ti中间合金炉料＋纯铝炉料＝18.0＋18.0＋4.0＋4.8＋75.2＝120公斤。

纯镁炉料是专门供应的，含Be：0.023%。

Claims

1.一种铝合金结构材料，其特征在于：采用喷射沉积法并结合常规热挤压技术以及后继短流程固溶+人工或自然时效处理而得的铝合金结构材料为Al-Mg-Si-Mn-Ti系合金，原料中各元素的质量百分比为：

Mg：10.5％～17.4％，并含Be：0.01％～0.05％，以镁炉料为基准；

Si：1.0％～5.0％；

Mn：0.3％～0.8％；

Ti：0.15％～0.25％；

Al及其他不可避免的杂质：余量。

2.一种铝合金结构材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)通过密度与强度预估计算方法设定铝合金结构材料的组分配比，选择纯铝炉料、含Be0.01wt％～0.05wt％的纯镁炉料以及铝硅、铝锰、铝钛中间合金炉料作为原料，按元素质量百分比：Mg：10.5％～17.4％；Si：1.0％～5.0％；Mn：0.3％～0.8％；Ti：0.15％～0.25％；Al及其他不可避免的杂质：余量；进行称量配料；

2)熔炼、除气与净化处理：将步骤1)称取的炉料在中频熔炼炉进行合金熔炼，熔炼时，先加入纯铝炉料以及铝锰、铝硅以及铝钛中间合金炉料，熔化后升温到680℃～720℃用钟罩或压瓢将经过预热温度120℃～150℃的含Be0.01wt％～0.05wt％的纯镁炉料压入铝熔体中，镁全部熔化后升温到730℃～750℃，采用氩气精炼，通氩气后，净置15～20min，去除铝合金熔体中氧化物和气体，控制铝合金熔体温度达到780℃～820℃进行浇注；

3)喷射沉积：将步骤2)得到的铝合金熔体浇注到漏斗控制导流，进入喷射沉积雾化器进行雾化沉积，在雾化气体作用下产生高度雾化的高速半固态溅射流，高速溅射沉积到接收底盘上，通过接收底盘向下的移动速度与雾化器摆角的匹配，制备出不同直径的圆形锭坯；

4)接着进行挤压加工和成品加工；所述步骤4)的挤压加工是采用挤压机进行热挤压变形加工，是将圆形锭坯切割下料成要求的挤压坯，加热到挤压温度，保温一定时间，送入到挤压机中挤压成形管材、棒材、型材及扁板材成品或半成品，其中挤压工艺为:挤压比9～15；挤压速度1.2～1.5m/Min；挤压坯加热温度360℃～400℃；

5)最后进行热处理即为成品；所述步骤5)的热处理是在热处理炉中进行的固溶处理及人工时效处理或自然时效处理，其中固溶处理的温度为400℃～430℃，保温时间0.5～2.5h；人工时效温度95℃～120℃，人工时效时间8～12h；或自然时效时间20～28h。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的采用氩气精炼的氩气压力为0.05～0.07Pa，通氩气时间在5～10min，通氩气流量在0.2～0.3Nm³/min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的浇注时的金属流量为6～8Kg/Min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中的喷射沉积的工艺参数为：氮气流量：13～23Nm³/Min；氮气压力：6.5～8.5atm；雾化器扫描速度：20.9～23.3Hz；接收底盘旋转速度：2.45～3.16r/s；接收底盘移动速度：0.57～0.70mm/s；喷射沉积高度：670～730mm。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述挤压加工中的保温时间为：当挤压坯直径Φ≤50mm时，保温时间τ＝1.5Φmin；当挤压坯直径Φ≥100mm时，保温时间τ＝2Φmin；当挤压坯直径Φ在50～100mm时，保温时间τ＝1.5Φ+0.01(Φ－50)Φmin。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)的成品加工是在挤压加工后的半成品、成品上切割、加工获得；或者是挤压加工后的半成品、成品上切割下料，再进行热成型加工。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述密度与强度预估计算方法是密度ρ简化为

ρ＝G/Σ(W_i/ρ_i) (1)

其中G为成分配方总量，为计算方便以100％计；

W_i为成分配方中各组元加入重量百分数计；

ρ_i为成分配方中各组元的密度值；

强度R_m简化为：

R_m＝35MPa/％×W_j+100～300MPa (2)

其中W_j为Mg元素重量百分数。