CN113444944B - 低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法。本发明的具体组分为：Y 0.1‑6.0wt％，Gd 0.1‑6.0wt％，Sm0.1‑6.0wt％，Zn 0.01‑2.0wt％，Sn 0.01‑2.0wt％，Bi 0.01‑2.0wt％，Sb0.01‑1.0wt％，Zr 0.1‑1.0wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量，杂质含量≤0.1wt％。本发明通过合理控制合金中廉价稀土元素Sm、Y、Gd及非稀土元素Zn、Sn、Bi、Sb的含量，促进镁稀土强化相的析出，形成全新的非基面析出相非稀土析出相，并降低稀土含量；采用高温慢速挤压开坯和变温变速轧制相结合的新工艺，进一步细化晶粒及第二相，制备出合金表面平整光洁的高强高延展性稀土镁合金。采用本发明所制备的合金板材常温下合金抗拉强度≥515MPa,屈服强度≥450MPa，延伸率≥10％；200℃高温下合金抗拉强度≥501MPa,屈服强度≥430MPa，延伸率≥12％。

Description

低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及稀土镁合金技术领域，特别是涉及一种低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料，密度在1.8g/cm3左右，约为钢铁密度的四分之一，具有重量轻、比强度高、减震性好、铸造性能好、切削加工性能和阻尼性好、抗电磁波干扰性能好、可回收性好等优异性能，被誉为“21世纪绿色工程材料”，已广泛用于汽车、摩托车、3C产品(计算机、通讯、消费电子)、航空航天、新能源、机械设备等领域。
与铸造镁合金相比，变形镁合金组织更细小，成分更均匀，具有更高的力学性能和更广泛的用途。因此，变形镁合金的研究已成为世界镁工业发展中的重要方向。目前变形镁合金主要通过轧制、挤压、锻造、冲压等塑性加工方法进行生产，由于轧制生产效率高、产品种类多、产量大、成本较低，在镁合金塑性加工中应用最为广泛。
稀土元素(Re)是镁合金中最重要的合金化元素，也是近年来的研究重点。由于稀土元素独特的外层电子结构，将某些稀土元素以一定方式添加到镁合金中，能有效地优化合金的显微组织，提高力学性能。目前国内外学者对GW(Mg-Gd-Y)系稀土镁合金的研究较多，且成功开发出了一系列的GW系变形镁合金。但是，GW系合金的稀土元素含量较高(RE＞10％)，使用成本较高。随着应用领域不断拓宽及对镁合金综合性能要求的不断提高，尤其是汽车及航天航空行业的高速发展对材料强度、延展性等性能及成本提出了更高的要求，开发低成本、高强高延展性镁合金板材已经迫在眉睫。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种低成本高强高延展性稀土镁合金材料，以提升现有铸造稀土镁合金的强度及塑性，并降低合金成本。
本发明提供的低成本高强高延展性稀土镁合金，包括如下组分：Y 0.1-6.0wt％，Gd 0.1-6.0wt％，Sm 0.1-6.0wt％，Zn 0.01-2.0wt％，Sn 0.01-2.0wt％，Bi 0.01-2.0wt％，Sb 0.01-1.0wt％，Zr 0.1-1.0wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量。
进一步的，所述高强高塑性铸造稀土镁合金包括如下组分：Y 0.1-5.0wt％，Gd0.1-4.0wt％，Sm 0.1-3.0wt％，Zn 0.01-1.5wt％，Sn 0.01-1.5wt％，Bi 0.01-1.5wt％，Sb0.01-0.8wt％，Zr 0.1-0.5wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量。
进一步的，所述不可避免的单种杂质元素含量为0-0.1wt％，其杂质的总含量为0-0.1wt％。
本发明的目的之二在于提供上述低成本高强高延展性稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：
(a)配料：按设计合金组分别取纯镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，预热烘干备用。
(b)熔炼：将镁锭熔化后，加入锌锭、锡锭、锑锭、铋锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金，待完全熔化后进行精炼。随后降温浇铸，得到合金铸锭。
(c)均匀化处理：铸锭置于电阻加热炉中进行均匀化处理，使用热水淬火；
(d)机加工：将步骤(c)中均匀化处理后的铸锭加工成挤压锭并去皮；
(e)挤压加工：将步骤(d)得到的挤压锭进行挤压开坯。加热到所需的挤压温度，并保温，然后将其放入挤压筒中，进行挤压，得到挤压态方坯。
(f)轧制加工：将步骤(e)得到的挤压方坯加热到所需的轧制温度，保温之后进行轧制。先进行多道次、大压下量快速高温热轧，然后进行中温小变形量慢速轧制。每道次轧制后回炉退火，轧制过程中交替进行横向与纵向轧制。
(g)对步骤(f)中获得的镁合金板材进行时效处理，最后制备得到所述的Mg-Y-Gd-Sm-Zn-Sn-Bi-Sb-Zr低成本高强高延展性镁合金。
进一步的，在步骤(a)中，镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金的预热烘干温度为150℃～250℃。
进一步的，步骤(b)中，先将熔炼炉坩埚预热至350～450℃，加入镁锭后，加热至700～720℃，至镁锭完全熔化后，升温至730～750℃，加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金，搅拌均匀后，升温至760～780℃后加入Mg-Zr中间合金，待中间合金全部熔化后降温至740～760℃进行精炼，除气除渣，在700-740℃静置保温10～30min后进行浇铸，得到合金铸锭。
进一步的，在步骤(c)中，均匀化温度为450～550℃，均匀化时间为2～40h。
进一步的，在步骤(e)中，挤压前将坯料进行预热至挤压温度并保温处理，保温温度为350～450℃，时间0.5～2h。
进一步的，在步骤(e)中，挤压变形速度为0.1～1m/min，挤压比为5～30。
进一步的，在步骤(f)中，高温热轧前将坯料预热至热轧温度并保温处理，保温温度为430～500℃，时间10～60min。
进一步的，在步骤(f)中，轧制速度在10～30m/min。
进一步的，在步骤(f)中，高温热轧道次为4～8次，每道次轧制压下量为20～40％，每道次之间轧板回炉保温温度为430～500℃，保温时间为10～40min。
进一步的，在步骤(f)中，中温轧制温度为350～430℃，轧制速度在1～5m/min。
进一步的，在步骤(f)中，中温轧制道次为2～5次，每道次轧制压下量为4～10％，每道次之间轧板回炉保温温度为350～430℃，保温时间为5～20min。
进一步的，在步骤(g)中，合金的时效处理的温度为150～250℃，时间为5～240h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明多元少量的合金成分设计，首次在镁基体中复合添加特定组分及特定成分范围的廉价稀土元素Sm、Y、Gd及非稀土元素Zn、Sn、Bi、Sb、Zr。轻重稀土元素Sm、Y、Gd同时加入镁合金中，可以彼此降低在镁基体中的固溶度，提高时效析出相数量，还可以彼此溶入另一种稀土相中，进一步提高力学性能。而元素Zn、Sn、Bi、Sb、Zr的加入不仅能进一步细化晶粒，产生新的热稳定性能良好长程有序相、析出相及弥散相，尤其是大量Mg-RE(Gd,Y)-Zn长程有序相、多种类型的非稀土析出相：Mg2(Sn,RE)、Mg3(Bi,RE)2及弥散第二相Mg3Sb2在基体内均匀分布，有效抑制晶核或第二相增长，而且还能降低镁合金的c/a比，并通过稀土元素改变Mg2(Sn,RE)、Mg3(Bi,RE)2相的位向关系及分布，形成全新的非基面析出相，显著提升固溶强化、弥散强化及析出强化效果。此外，Sn、Bi、Sb的复合加入，急剧的降低了合金元素的使用量，最优性能下稀土元素的重量百分比不超过6％，非稀土合金元素的重量百分比不超过1.2％。
(2)高温慢速挤压开坯和变温变速轧制相结合的新工艺。镁合金高温塑性好，易于变形，但强度低，表面质量差；低温强度高，但塑性差。为解决这一技术难题，本发明提出了高温慢速挤压开坯和变温变速轧制相结合的新工艺。在挤压温度350℃以上及慢速的三向压应力作用下，挤压出的方坯致密度高，气孔、夹杂疏松等缺陷少，晶粒再结晶程度大，晶粒细化度高，粗大的Mg-RE(Gd,Y)-Zn长程有序相及Mg3Sb2第二相细化为细小第二相，显著地提高了合金的延展性，有利于后续加工。后续进行多道次、多向的大压下量、高轧制速度的高温热轧和小压下量、低轧制速度的中温温轧，进一步细化晶粒、Mg-RE(Gd,Y)-Zn长程有序相及Mg3Sb2相，并作为异质形核点促进Mg-RE(Gd,Y)、Mg2Sn、Mg3Bi2纳米强化相的析出，既保证了合金的高强度及高延展性，又使制备出的合金表面平整、光洁。
(3)最终制备的镁合金薄板性能优越。时效后，常温下合金抗拉强度≥515MPa,屈服强度≥450MPa，延伸率≥10％；200℃高温下合金抗拉强度≥501MPa,屈服强度≥430MPa，延伸率≥12％。
本发明提供的稀土镁合金及其制备方法，通过依次进行配料、熔炼、均匀化处理、机加工、挤压加工、轧制加工、时效处理，使得制成的稀土镁合金板材不仅具有优异的强度性能和延展性，而且成本较低，能够满足航天航空、轨道、交通等行业的使用需求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用原料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种稀土镁合金及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Y 5.0wt％，Gd0.1wt％，Sm 2.0wt％，Zn 2.0wt％，Sn 0.01wt％，Bi 2.0wt％，Sb0.01wt％，Zr 0.5wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)配料：按设计合金组分别取纯镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，置于200℃鼓风干燥箱中预热烘干备用。
(b)熔炼：将熔炼炉坩埚预热至350℃，加入镁锭，升温至710℃，将镁锭熔化后，升温至750℃后加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金，搅拌均匀后，升温至780℃后加入Mg-Zr中间合金，待中间合金全部熔化后降温至750℃进行精炼，除气除渣，降温至740℃静置保温20min后进行浇铸，得到合金铸锭。
(c)均匀化处理：铸锭置于电阻加热炉中进行均匀化处理，均匀化温度为550℃，均匀化时间为2h，使用70℃热水淬火；
(d)机加工：将步骤(c)中固溶处理后的铸锭加工成挤压锭并去皮；
(e)挤压加工：将步骤(d)得到的挤压锭进行挤压开坯。加热到所需的挤压温度450℃，并保温0.5h，然后将其放入挤压筒中，进行挤压，挤压变形速度为1m/min，挤压比为18，得到挤压态方坯。
(f)轧制加工：将步骤(e)得到的方坯加热到500℃，并保温10min后，进行多道次、大压下量快速高温热轧，高温热轧道次为4次，每道次轧制压下量为40％，轧制速度在30m/min，每道次之间轧板回炉保温，保温温度为500℃，时间为10min，然后进行中温小变形量慢速轧制，轧制温度为430℃，轧制速度在5m/min，轧制道次为2次，每道次轧制压下量为10％，每道次之间轧板回炉保温，保温温度为430℃，时间为5min。轧制过程中交替进行横向与纵向轧制。
(g)对步骤(f)中获得的镁合金板材进行时效处理，时效处理的温度为250℃，时间为5h，最后制备得到所述的Mg-Y-Gd-Sm-Zn-Sn-Bi-Sb-Zr高塑性镁合金。
将按上述方法制备的稀土镁合金进行性能测试，力学性能为：
室温：抗拉强度为524MPa，屈服强度为450MPa，伸长率为12％；
200℃：抗拉强度为511MPa，屈服强度为432MPa，伸长率为14％。
实施例2
本实施例提供了一种稀土镁合金及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Y0.1wt％，Gd6.0wt％，Sm 6.0wt％，Zn 0.01wt％，Sn 2.0wt％，Bi 0.01wt％，Sb1.0wt％，Zr 0.4wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)配料：按设计合金组分别取纯镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，置于200℃鼓风干燥箱中预热烘干备用。
(b)熔炼：将熔炼炉坩埚预热至350℃，加入镁锭，升温至720℃，将镁锭熔化后，升温至730℃后加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金，搅拌均匀后，升温至770℃后加入Mg-Zr中间合金，待中间合金全部熔化后降温至760℃进行精炼，除气除渣，降温至730℃静置保温20min后进行浇铸，得到合金铸锭。
(c)均匀化处理：铸锭置于电阻加热炉中进行均匀化处理，均匀化温度为530℃，均匀化时间为10h，使用70℃热水淬火；
(d)机加工：将步骤(c)中固溶处理后的铸锭加工成挤压锭并去皮；
(e)挤压加工：将步骤(d)得到的挤压锭进行挤压开坯。加热到所需的挤压温度，并保温，温度为350℃，时间2h，然后将其放入挤压筒中，进行挤压，挤压变形速度为0.1m/min，挤压比为18，得到挤压态方坯。
(f)轧制加工：将步骤(e)得到的方坯加热到430℃，并保温60min后，进行多道次、大压下量快速高温热轧，高温热轧道次为8次，每道次轧制压下量为20％，轧制速度在10m/min，每道次之间轧板回炉，保温温度为430℃，保温时间为40min，然后进行中温小变形量慢速轧制，中温轧制温度为350℃，轧制速度在1m/min，轧制道次为5次，每道次轧制压下量为4％，每道次之间轧板回炉，保温温度为350℃，保温时间为20min。轧制过程中交替进行横向与纵向轧制。
(g)对步骤(f)中获得的镁合金板材进行时效处理，时效处理的温度为150℃，时间为240h，最后制备得到所述的Mg-Y-Gd-Sm-Zn-Sn-Bi-Sb-Zr高塑性镁合金。
将按上述方法制备的稀土镁合金进行性能测试，力学性能为：
室温：抗拉强度为553MPa，屈服强度为465MPa，伸长率为10％；
200℃：抗拉强度为539MPa，屈服强度为448MPa，伸长率为12％。
实施例3
本实施例提供了一种稀土镁合金及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Y 6.0wt％，Gd3.0wt％，Sm 0.1wt％，Zn 0.5wt％，Sn 0.8wt％，Bi 0.3wt％，Sb0.6wt％，Zr 0.3wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)配料：按设计合金组分别取纯镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，置于200℃鼓风干燥箱中预热烘干备用。
(b)熔炼：将熔炼炉坩埚预热至400℃，加入镁锭，升温至720℃，将镁锭熔化后，升温至750℃后加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金，搅拌均匀后，升温至770℃后加入Mg-Zr中间合金，待中间合金全部熔化后降温至740℃进行精炼，除气除渣，降温至700℃静置保温20min后进行浇铸，得到合金铸锭。
(c)均匀化处理：铸锭置于电阻加热炉中进行均匀化处理，均匀化温度为520℃，均匀化时间为14h，使用70℃热水淬火；
(d)机加工：将步骤(c)中固溶处理后的铸锭加工成挤压锭并去皮；
(e)挤压加工：将步骤(d)得到的挤压锭进行挤压开坯。加热到所需的挤压温度390℃，并保温1h，然后将其放入挤压筒中，进行挤压，挤压变形速度为0.8m/min，挤压比为18，得到挤压态方坯。
(f)轧制加工：将步骤(e)得到的方坯加热到450℃，并保温40min后，进行多道次、大压下量快速高温热轧，高温热轧道次为5次，每道次轧制压下量为32％，轧制速度在20m/min，每道次之间轧板回炉，保温温度为450℃，保温时间为30min，然后进行中温小变形量慢速轧制，中温轧制温度为390℃，轧制速度在3m/min，轧制道次为3次，每道次轧制压下量为7％，每道次之间轧板回炉，保温温度为390℃，保温时间为10min。轧制过程中交替进行横向与纵向轧制。
(g)对步骤(f)中获得的镁合金板材进行时效处理，时效处理的温度为200℃，时间为65h，最后制备得到所述的Mg-Y-Gd-Sm-Zn-Sn-Bi-Sb-Zr高塑性镁合金。
将按上述方法制备的稀土镁合金进行性能测试，力学性能为：
室温：抗拉强度为550MPa，屈服强度为468MPa，伸长率为15％；
200℃：抗拉强度为538MPa，屈服强度为459MPa，伸长率为18％。
实施例4
本实施例提供了一种稀土镁合金及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Y 4.0wt％，Gd2.0wt％，Sm 2.0wt％，Zn 0.8wt％，Sn 0.3wt％，Bi 0.8wt％，Sb0.5wt％，Zr 0.4wt％，，其余为Mg及不可避免的杂质含量，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)配料：按设计合金组分别取纯镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，置于200℃鼓风干燥箱中预热烘干备用。
(b)熔炼：将熔炼炉坩埚预热至450℃，加入镁锭，升温至720℃，将镁锭熔化后，升温至740℃后加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金，搅拌均匀后，升温至760℃后加入Mg-Zr中间合金，待中间合金全部熔化后降温至740℃进行精炼，除气除渣，降温至710℃静置保温20min后进行浇铸，得到合金铸锭。
(c)均匀化处理：铸锭置于电阻加热炉中进行均匀化处理，均匀化温度为510℃，均匀化时间为16h，使用70℃热水淬火；
(d)机加工：将步骤(c)中固溶处理后的铸锭加工成挤压锭并去皮；
(e)挤压加工：将步骤(d)得到的挤压锭进行挤压开坯。加热到所需的挤压温度，并保温，温度为420℃，并保温1h，然后将其放入挤压筒中，进行挤压，挤压变形速度为0.5m/min，挤压比为18，得到挤压态方坯。
(f)轧制加工：将步骤(e)得到的方坯加热到470℃，并保温20min后，进行多道次、大压下量快速高温热轧，高温热轧道次为5次，每道次轧制压下量为32％，轧制速度在20m/min，每道次之间轧板回炉，保温温度为470℃，保温时间为20min，然后进行中温小变形量慢速轧制，中温轧制温度为410℃，轧制速度在3m/min，轧制道次为4次，每道次轧制压下量为5％，每道次之间轧板回炉，保温温度为410℃，保温时间为10min。轧制过程中交替进行横向与纵向轧制。
(g)对步骤(f)中获得的镁合金板材进行时效处理，时效处理的温度为225℃，时间为30h，最后制备得到所述的Mg-Y-Gd-Sm-Zn-Sn-Bi-Sb-Zr高塑性镁合金。
将按上述方法制备的稀土镁合金进行性能测试，力学性能为：
室温：抗拉强度为568MPa，屈服强度为498MPa，伸长率为18％；
200℃：抗拉强度为550MPa，屈服强度为485MPa，伸长率为21％。
实施例5
本实施例提供了一种稀土镁合金及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Y 3.0wt％，Gd 2.0wt％，Sm1.0wt％，Zn0.3wt％，Sn 0.4wt％，Bi 0.5wt％，Sb0.3wt％，Zr 0.3wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)配料：按设计合金组分别取纯镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，置于200℃鼓风干燥箱中预热烘干备用。
(b)熔炼：将熔炼炉坩埚预热至400℃，加入镁锭，升温至720℃，将镁锭熔化后，升温至740℃后加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金，搅拌均匀后，升温至760℃后加入Mg-Zr中间合金，待中间合金全部熔化后降温至740℃进行精炼，除气除渣，降温至720℃静置保温20min后进行浇铸，得到合金铸锭。
(c)均匀化处理：铸锭置于电阻加热炉中进行均匀化处理，均匀化温度为510℃，均匀化时间为18h，使用70℃热水淬火；
(d)机加工：将步骤(c)中固溶处理后的铸锭加工成挤压锭并去皮；
(e)挤压加工：将步骤(d)得到的挤压锭进行挤压开坯。加热到所需的挤压温度410℃，并保温1h，然后将其放入挤压筒中，进行挤压，挤压变形速度为0.6m/min，挤压比为18，得到挤压态方坯。
(f)轧制加工：将步骤(e)得到的方坯加热到460℃，并保温30min后，进行多道次、大压下量快速高温热轧，高温热轧道次为6次，每道次轧制压下量为26％，轧制速度在20m/min，每道次之间轧板回炉，保温温度为460℃，保温时间为20min，然后进行中温小变形量慢速轧制，中温轧制温度为400℃，轧制速度在2m/min，轧制道次为4次，每道次轧制压下量为5％，每道次之间轧板回炉，保温温度为400℃，保温时间为10min。轧制过程中交替进行横向与纵向轧制。
(g)对步骤(f)中获得的镁合金板材进行时效处理，时效处理的温度为225℃，时间为26h，最后制备得到所述的Mg-Y-Gd-Sm-Zn-Sn-Bi-Sb-Zr高塑性镁合金。
将按上述方法制备的稀土镁合金进行性能测试，力学性能为：
室温：抗拉强度为538MPa，屈服强度为486MPa，伸长率为21％；
200℃：抗拉强度为524MPa，屈服强度为472MPa，伸长率为24％。
实施例6
本实施例提供了一种稀土镁合金及其制备方法，该材料的成分组成，以重量百分比计为：Y 2.0wt％，Gd 1.0wt％，Sm 1.0wt％，Zn 0.5wt％，Sn0.5wt％，Bi 1.2wt％，Sb0.5wt％，Zr 0.4wt％，其余为Mg及不可避免的杂质含量，其中不可避免的杂质的总含量不高于0.1wt％。包括以下步骤：
(a)配料：按设计合金组分别取纯镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，置于200℃鼓风干燥箱中预热烘干备用。
(b)熔炼：将熔炼炉坩埚预热至450℃，加入镁锭，升温至700℃，将镁锭熔化后，升温至730℃后加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金，搅拌均匀后，升温至760℃后加入Mg-Zr中间合金，待中间合金全部熔化后降温至740℃进行精炼，除气除渣，降温至720℃静置保温20min后进行浇铸，得到合金铸锭。
(c)均匀化处理：铸锭置于电阻加热炉中进行均匀化处理，均匀化温度为450℃，均匀化时间为40h，使用70℃热水淬火；
(d)机加工：将步骤(c)中固溶处理后的铸锭加工成挤压锭并去皮；
(e)挤压加工：将步骤(d)得到的挤压锭进行挤压开坯。加热到所需的挤压温度400℃，并保温1h，然后将其放入挤压筒中，进行挤压，挤压变形速度为0.5m/min，挤压比为18，得到挤压态方坯。
(f)轧制加工：将步骤(e)得到的方坯加热到450℃，并保温40min后，进行多道次、大压下量快速高温热轧，高温热轧道次为5次，每道次轧制压下量为32％，轧制速度在20m/min，每道次之间轧板回炉，保温温度为450℃，保温时间为15min，然后进行中温小变形量慢速轧制，中温轧制温度为380℃，轧制速度在2m/min，轧制道次为4次，每道次轧制压下量为5％，每道次之间轧板回炉，保温温度为380℃，保温时间为10min。轧制过程中交替进行横向与纵向轧制。
(g)对步骤(f)中获得的镁合金板材进行时效处理，时效处理的温度为225℃，时间为24h，最后制备得到所述的Mg-Y-Gd-Sm-Zn-Sn-Bi-Sb-Zr高塑性镁合金。
将按上述方法制备的稀土镁合金进行性能测试，力学性能为：
室温：抗拉强度为515MPa，屈服强度为458MPa，伸长率为24％；
200℃：抗拉强度为501MPa，屈服强度为430MPa，伸长率为29％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种低成本高强高延展性稀土镁合金，其特征在于，由如下组分组成：Y 0.1-6.0wt%，Gd 0.1-6.0wt%，Sm 0.1-6.0wt%，Zn 0.01-2.0wt%，Sn 0.01-2.0wt%，Bi 0.01-2.0wt%，Sb 0.01-1.0wt%，Zr 0.1-1.0wt%，其余为Mg及不可避免的杂质含量，杂质含量≤0.1wt%。
2.根据权利要求1所述的低成本高强高延展性稀土镁合金，其特征在于，由如下组分组成：Y 0.1-5.0wt%，Gd 0.1-4.0wt%，Sm 0.1-3.0wt%，Zn 0.01-1.5wt%，Sn 0.01-1.5wt%，Bi0.01-1.5wt%，Sb 0.01-0.8wt%，Zr 0.1-0.5wt%，其余为Mg及不可避免的杂质含量，杂质含量≤0.1wt%。
3.如权利要求1-2任一项所述的低成本高强高延展性稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤：
（a）配料：按设计合金组分别取镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金作为原材料，预热烘干备用；
（b）熔炼：将镁锭熔化后，加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金，待完全熔化后进行精炼，随后降温浇铸，得到合金铸锭；
（c）均匀化处理：铸锭置于电阻加热炉中进行均匀化处理，使用热水淬火；均匀化温度为450～550℃，均匀化时间为2～40h；
（d）机加工：将步骤（c）中均匀化处理后的铸锭加工成挤压锭并去皮；
（e）挤压加工：将步骤（d）得到的挤压锭进行挤压开坯：加热到所需的挤压温度350℃以上，然后将其放入挤压筒中，进行挤压，得到挤压态方坯；挤压前将坯料进行预热至挤压温度并保温处理，保温温度为350～450℃，时间0.5～2h；挤压变形速度为0.1～1m/min，挤压比为5～30；
（f）轧制加工：将步骤（e）得到的挤压方坯加热到所需的轧制温度，保温之后进行变温变速轧制：先进行高温热轧，高温热轧道次为4～8次，每道次轧制压下量为20～40％，每道次之间轧板回炉保温温度为430～500℃，时间为10～40min；然后进行中温轧制，中温轧制温度为350～430℃，轧制速度在1～5m/min，中温轧制道次为2～5次，每道次轧制压下量为4～10％，每道次之间轧板回炉保温温度为350～430℃，时间为5～20min，轧制过程中交替进行横向与纵向轧制；热轧前将坯料预热至热轧温度并保温处理，保温温度为430～500℃，时间10～60min；轧制速度在10～30m/min；
（g）对步骤（f）中得到的镁合金板材进行时效处理，合金的时效处理的温度为150～250℃，时间为5～240h，最后制备出所述低成本高强高延展性稀土镁合金。
4.根据权利要求3所述的低成本高强高延展性稀土镁合金的制备方法，其特征在于，在步骤（a）中，镁锭、锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金、Mg-Zr中间合金的预热烘干温度为150℃～250℃。
5.根据权利要求3所述的低成本高强高延展性稀土镁合金的制备方法，其特征在于，在步骤（b）中，先将熔炼炉坩埚预热至350～450℃，加入镁锭后，加热至700～720℃，至镁锭完全熔化后，升温至730～750℃，加入锌锭、锡锭、铋锭、锑锭、Mg-Y中间合金、Mg-Gd中间合金、Mg-Sm中间合金，搅拌均匀后，升温至760～780℃后加入Mg-Zr中间合金，待中间合金全部熔化后降温至740～760℃进行精炼，除气除渣，在700-740℃静置保温10～30min后进行浇铸，得到合金铸锭。
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