发明公布-202511521127.2-一种高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金及其制备方法

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(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 121362910 A
(43)申请公布日 2026.01.20
(21)申请号 202511521127 .2
(22)申请日 2025 .10 .23
C22C 1/12 (2023 .01)
B22D 17/00 (2006 .01)
(71)申请人吉林大学
地址 130012 吉林省长春市前进大街2699
(72)发明人李美璇王雪娜王慧远徐进
任明文程秀明周晓丽
(74)专利代理机构沈阳新蔚蓝知识产权代理事
务所(普通合伙) 21286
专利代理师于晓波
(51)Int .Cl .
C22C 23/02 (2006 .01)
C22C 1/03 (2006 .01)
C22F 1/06 (2006 .01)
C22F 1/02 (2006 .01)
CN 121362910 A
权利要求书1页
(54)发明名称
一种高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金
及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种高强韧耐腐蚀半固态注
射成型镁合金及其制备方法，属于金属材料技术
领域。该镁合金化学成分（wt .%）：铝：8 .6‑11%，
锌：0 .5‑1%，锰：0 .05‑0 .4%，钙：0 .05‑0 .2%，稀土
元素RE：0 .6‑2%，余量为镁和不可避免的杂质。该
合金制备方法包括：
（1）按照成分配比加入原料
熔炼为镁合金熔体，倒入模具中成型得镁合金铸
（2）将铸锭切削成镁合金半固态坯料颗粒；
（3）注射成形，获得成型件；
（4）固溶热处理；
（5）
双级时效热处理。
本发明镁合金具有高强韧性和
耐腐蚀性的同时，适用于半固态注射成型。该成
型工艺可实现复杂构件近净成型，且铸件缺陷
组织致密，应用前景广阔。
说明书6页
附图2页
CN 121362910 A
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1 .一种高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金，其特征在于：按重量百分比计，该镁合金
化学成分如下：
铝：8 .6‑11%，锌：0 .5‑1%，锰：0 .05‑0 .4%，钙：0 .05‑0 .2%，稀土元素RE：0 .6‑2%，余量为镁
和不可避免的杂质。
2 .根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金，其特征在于：该镁合金
化学成分中，铝为9 .5‑10 .5wt .%，锌为0 .65‑0 .8wt .%，锰为0 .1‑0 .25wt .%，钙为0 .1‑
0 .2wt .%，
稀土元素RE为0 .6‑0 .9%。
3 .根据权利要求1或2所述的高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金，其特征在于：所述
稀土元素RE为铈、
钐和钆中的一种或几种。
4 .根据权利要求3所述的高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金，其特征在于：该镁合金
屈服强度≥200MPa，
抗拉强度≥320MPa，延伸率≥10%，在3 .5wt .%NaCl溶液中浸泡14天后的
平均腐蚀速率≤0 .15mm/y。
5 .根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金的制备方法，其特征在
该制备方法包括如下步骤：
（1）在惰性气体保护下，按照成分配比，依次加入纯镁、
纯铝、
纯锌和镁‑锰中间合金，在
670‑750℃加热熔化；
随后依次加入镁‑钙中间合金和镁‑RE中间合金；在670‑720℃搅拌均
匀，并进行精炼除气和清渣后，获得镁合金熔体，倒入模具中成型，
得到镁合金铸锭；
（2）将步骤（1）获得的镁合金铸锭切削成镁合金半固态坯料颗粒，颗粒为矩形柱状结
构，颗粒尺寸为长1‑1 .5mm、
宽1‑1 .5mm、
高2‑4mm；
（3）将步骤（2）获得的半固态坯料颗粒送入注射成型机进行注射成形，获得成型件；
（4）将步骤（3）获得的成型件在氩气保护下进行固溶热处理，随后进行水淬冷却，获得
固溶态半固态成型件；
（5）将步骤（4）获得的固溶态半固态成型件进行双级时效热处理，获得所述高强韧耐腐
蚀半固态注射成型镁合金。
6 .根据权利要求5所述的高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金的制备方法，其特征在
于：步骤（3）中，注射成形过程为：将半固态坯料颗粒送入注射成型机加料斗中，
随后送入金
属套筒；在螺杆剪切和套筒外加热器的共同作用下，颗粒被熔融至半固态区间；在高速注射
系统的作用下，半固态浆料被压射到已预热的模具型腔内，冷却固化后脱模，获得成型件。
7 .根据权利要求5所述的高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金的制备方法，其特征在
于：步骤（3）中，所述半固态区间固相率在20‑55%；注射成形过程中，注射温度为570‑600℃，
注射速度为2‑5m/s，注射压力为70‑100MPa。
8 .根据权利要求5所述的高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金的制备方法，其特征在
于：步骤（4）中，所述固溶热处理温度为390‑410℃，
时间为0 .5‑3h。
9 .根据权利要求5所述的高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金的制备方法，其特征在
于：步骤（5）中，所述双级时效热处理为：先在120‑130℃时效处理5‑15h，再在150‑170℃时
效处理5‑25h。
CN 121362910 A
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一种高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属材料技术领域，
具体涉及一种高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合
金及其制备方法。
背景技术
[0002] 半固态注射成型可实现复杂镁合金构件近净成型，
该工艺无需熔炼和气体保护，
且铸件致密度高、气孔率低，因此相比于压铸镁合金，半固态镁合金可实现热处理强化。在
新能源汽车、
低空经济、
国防等领域轻量化方面，半固态注射成型镁合金具有广阔的应用前
[0003] 目前适合半固态注射成型的镁合金成分体系较少，
较为常用的是商业AZ系合金。
然而，AZ系合金中粗大的共晶Mg17Al12相会导致合金力学性能较低，不能满足使役需求。此
外，阴极Mg17Al12相会导致阳极镁基体发生快速溶解，使得合金耐蚀性较差。常规时效处理
虽然能够提高AZ系半固态镁合金的强度，但是时效过程中在晶界上析出的粗大DP相会迅速
增殖，从而显著恶化合金的塑性，导致合金的力学性能难以实现大幅提升。因此，目前商业
AZ系半固态注射成型镁合金面临强韧性低、
耐蚀性差瓶颈问题，
限制了其进一步应用。如何
通过合金成分设计开发新型高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金并抑制热处理过程中DP
相的粗化，
促进细小CP强化相的析出是目前亟待解决的技术难题。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金及其制备方法，
通过设计镁合金成分及制备工艺条件，所制备的镁合金强度、
塑性和耐蚀性均优于现有商
业AZ91、
AZ80等半固态镁合金。
[0005] 为实现上述目的，
本发明所采用的技术方案如下：
一种高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金，按重量百分比计，其化学成分为：铝
8 .6‑11%，锌 0 .5‑1%，锰 0 .05‑0 .4%，钙 0 .05‑0 .2%，稀土元素RE 0 .6‑2%，余量为镁和不可
避免的杂质。
[0006] 进一步地，该镁合金化学成分中，铝优选为9 .5‑1 0 .5w t .%，锌优选为0 .65‑
0 .8wt .%，锰优选为0 .1‑0 .25wt .%，钙优选为0 .1‑0 .2wt .%，
稀土元素RE优选为0 .6‑0 .9%。
[0007] 进一步地，
所述稀土元素RE优选为铈、
钐和钆中的一种或几种。
[0008] 进一步地，
该镁合金屈服强度≥200MPa，抗拉强度≥320MPa，延伸率≥10%，在
3 .5wt .%NaCl溶液中浸泡14天后的平均腐蚀速率≤0 .15mm/y。
[0009] 进一步地，
所述高强韧耐腐蚀半固态注射成型镁合金的制备方法，
包括如下步骤：
（1）在惰性气体保护下，按照成分配比，依次加入纯镁、
纯铝、
纯锌和镁‑锰中间合
金，在670‑750℃加热熔化；随后依次加入镁‑钙中间合金和镁‑RE中间合金（镁‑铈中间合
金、镁‑钕中间合金、镁‑钐中间合金和镁‑钆中间合金中的一种或几种）；在670‑720℃搅拌
均匀，并进行精炼除气和清渣后，获得镁合金熔体，倒入模具中成型，
得到镁合金铸锭；
CN 121362910 A
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