一种适用于薄壁件半固态压铸超轻镁锂合金及其制备方法与流程
1.本发明属于镁锂合金材料制备技术领域，具体涉及一种适用于薄壁件半固态压铸超轻镁锂合金及其制备方法。
背景技术：
2.镁锂合金是在镁金属中添加锂及少量其它元素的合金，其密度介于1.4-1.6g/cm3之间，是金属结构材料中密度最低的。此外，镁锂合金具有高比强度、高比刚度、易切削加工、塑性好、低温韧性好、良好的磁屏蔽、防震性能和可回收性等优点，能够满足航空航天、军事工业、消费电子等领域等对轻质材料的迫切需求，因此，受到广泛的关注和高度的重视。但是，由于镁锂合金熔炼比较困难，力学性能相对较低，li等原材料价格相对昂贵等因素，导致镁锂合金难以广泛应用。
3.压铸是镁合金最主要的铸造成型工艺。其中，半固态压铸成型技术可以成型加工形状复杂的零部件，提高材料的利用率，并极大地发挥半固态材料的性能优势，提高半固态压铸件的强度。因此，半固态压铸工艺具有高效节能、性能优良和近终成形等优点。
4.目前，现有技术中有较多关于镁锂合金半固态成型技术的研究，但多数研究发现，用于半固态压铸的镁锂合金的合金化程度较高，合金流动性较差。例如，授权公告号为cn112593132b的中国专利公开了一种高强半固态双相压铸镁锂合金及其制备方法，由于li、al元素含量的增加，合金组织为双相组织，低熔点β-li相以及大量al2li等高熔点相的存在导致合金半固态浆料的粘度上升，此专利中所述合金在加工制备薄壁件过程中，压铸时容易出现充型不足、飞边、溢流及粘模等现象，冷却后薄壁压铸件容易发生变形，因此仅适合于0.8-2mm的板材使用。
5.又如，公开号为cn105838950a的中国专利公开了一种镁合金，合金中li元素范围为6-12％，此专利中具有双相组织的镁锂合金在压铸后容易出现明显的冷却收缩，同时大量较软β相和α相冷却过程中，收缩系数差异导致存在较大应力集中，甚至在壁厚差距较大的位置出现缩裂现象。
6.基于此，本发明针对现有技术中镁锂合金半固态压铸薄板制备时存在的问题，通过调整合金元素含量和降低合金元素总量及比例，改善合金流动性，成功制备一种线收缩率小、晶粒细、耐温性好、适用于半固态压铸超薄壁件的镁锂合金。
7.同时，采用本发明所述镁锂合金采用半固态压铸工艺能够实现薄壁件的批量制备，大幅提高材料利用率和压铸成品率，降低生产成本，适用于半固态压铸3c产品、光学和精密电子等高端轻薄产品，有力推进了薄壁件镁锂合金半固态压铸的批量化生产和应用，满足合金零部件的轻量化需求。
技术实现要素：
8.本发明针对现有半固态压铸超薄壁件用镁锂合金在压铸过程中易出现充型不足、飞边、溢流及粘模等问题，通过对合金成分、工艺方法进行调整，提出一种经济的、有效适用
于半固态压铸超薄壁件成型工艺所需的镁锂合金。
9.本发明还提供了利用上述半固态压铸超轻镁锂合金制备薄壁件的方法。
10.基于上述目的，本发明采取如下技术方案：
11.一种适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：li：4.0-7.0％，al：2.5-5.5％，ca：0-1.0％，zn：0-1.0％，mn：0-0.3％，re：0-1.0％，余量为mg和不可避免的杂质元素，每个杂质元素含量小于0.05％，杂质元素总量小于0.3％；re为ce、y、nd、sm和er中的一种或者多种，其中li与al的质量比控制为(0.7-2.8)：1，且除镁以外其余各元素的含量之和＜13％。
12.进一步的，所述半固态压铸超轻镁锂合金密度为1.55～1.60g/cm3。
13.进一步的，所述半固态压铸超轻镁锂合金的固液相线温度差控制在30～50℃，进行半固态压铸时，固相体积分数为25～40％，浆料表观粘度低，流动性好，可实现0.3～0.8mm壁厚的薄壁复杂件的精密成型加工。
14.利用所述镁锂合金制备薄壁件的方法，包括以下步骤：
15.(1)铸锭熔铸：按照合金中各组分的质量百分比进行配料，配料后采用真空加热炉进行合金熔炼，得到金属液，将金属液进行浇铸获得锭坯；
16.(2)挤压：将锭坯加热至360～390℃进行挤压，形成规格为φ90mm的棒材；
17.(3)锯切、车削：将挤压得到的棒材锯切成规格为φ90*310mm的小段，然后车削成规格为φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圆柱形棒料；
18.(4)半固态压铸：采用dak450-54rc型半固态压铸机进行镁锂合金棒材的压铸，所述半固态压铸机包括加热料筒、顶杆、感应加热装置、压铸模具等结构；本发明的半固态压铸方法将制浆和压铸过程结合，一体化程度高，具体工艺方法为：
19.将步骤(3)得到的若干圆柱形棒料分阶段依次加热至半固态，得到熔体，控制熔体的温度维持在550-620℃，然后采用注射的方式将处于半固态的熔体进行压铸，获得厚度为0.3～0.8mm的半固态压铸镁锂合金薄壁件；
20.(5)时效处理：将半固态压铸得到的镁锂合金薄壁件置于加热炉中，在160～180℃的温度下时效处理2～6h，然后随炉冷却至常温，获得最终产品。
21.具体的，步骤(1)中镁锂合金的真空熔炼和浇铸步骤为，先将真空加热炉内的真空度抽到0.1～2pa，再通入500～2000pa氩气，随后进行加热，当金属元素完全熔化后升温到735～755℃精炼5～10min，得到金属液，精炼结束后静置5～20min，将金属液进行浇铸获得锭坯，锭坯规格为φ300～500mm。
22.具体的，步骤(2)挤压过程中，是先将加热后的锭坯置于挤压模具中，再置于挤压筒中进行挤压，挤压过程中进行加热使挤压筒温度为360～390℃，由于模具处于挤压筒中心，热量聚集的因素，挤压模具温度为380～400℃。
23.具体的，步骤(3)中，对车削后的棒料断面倒r3圆角。
24.具体的，步骤(4)中，所述半固态压铸机包括加热料筒、顶杆、感应加热装置、压铸模具等结构，其中加热料筒的左端开设有装料口，顶杆的顶料端从加热料筒的装料口处插入加热料筒内，加热料筒的出料端开设有注射嘴，压铸模具包括左右两个模块，左右两个模块之间设有用于镁锂合金薄壁件成型的间隙，左模块左端开始有注入口，注入口与注射嘴顶接，感应加热装置包裹于加热料筒外；所述半固态压铸装置采用现有技术中的常用设备，
且其结构不是本发明的发明点所在，故不再赘述。
25.具体的，步骤(4)中半固态压铸的步骤为，先将半固态压铸机合模预热至180～200℃，再将步骤(3)得到的若干圆柱形棒料按3-8根/次的方式投入半固态压铸机的加热料筒中，利用感应加热装置进行分阶段加热，按照放置的先后顺序，将每次放置的棒料依次加热至半固态，即先放置的棒料首先加热至半固态且并保持温度在550～620℃，后放置的棒料随后加热，此时未加热的棒料和半固态的熔体处于固液混合态；然后采用注射的方式将处于半固态的熔体进行压铸。
26.具体的，步骤(4)中，在半固态的熔体中，固相体积分数为25-40％。
27.具体的，步骤(4)中，压铸工艺参数为，压射速度3～5m/s、压射比压25～32mpa、增压压力38～47mpa。
28.具体的，步骤(4)中，压铸后，将薄壁件保压并冷却6～12s再取出。
29.具体的，本技术所述半固态压铸超轻镁锂合金在制备薄壁件的过程中，挤压工艺后，室温下，抗拉强度为230～270mpa，屈服强度为140～180mpa，延伸率为10～20％。
30.上述方法采用将镁锂合金经过高温热处理形成熔体后压铸得到半固态压铸超轻镁锂合金薄壁件，室温下，所述薄壁件壁厚为0.3～0.8mm，抗拉强度≥240mpa，屈服强度≥190mpa，延伸率为10～15％。
31.具体的，所述镁锂合金经过半固态压铸后得到的薄壁件晶相结构为双相组织，平均晶粒尺寸＜10μm。
32.具体的，经过半固态压铸得到的薄壁件线收缩率较小(0.2％～0.5％)，热裂敏感性低，提高了薄壁件成型后的尺寸精确度。
33.具体的，所述镁锂合金制备薄壁件的方法，压铸的成品率在98％以上，具有良好的压铸效率。
34.进一步的，本发明还提供了所述半固态压铸超轻镁锂合金在制造超薄3c产品(厚度为0.3～0.8mm)、光学仪器或精密电子仪器等产品中的应用。
35.与现有技术相比，本发明针对现有技术中，利用镁锂合金进行半固态压铸制备超轻薄壁件时，存在流动性差，压铸后容易出现充型不足、飞边、溢流、粘模、缩裂及线收缩率大等问题，通过优选合金元素种类和含量，获得压铸性能和力学性能兼备的镁锂合金半固态压铸超轻薄壁件。本发明具有以下有益效果：
36.1.本发明将li元素含量控制在4.0～7.0％之间，能够使合金组织从单相α组织向α+β组织发生转变。通过降低li元素含量和al元素含量(控制在2.5～5.5％之间)，以及li与al的质量比(控制在0.7～2.8之间)，从而减小合金中高熔点、高粘度mgli2al相及al2li相比例，提高合金中粘度低、低熔点的共晶相mg
17
al
12
比例，改善合金低温流动性，优化合金半固态压铸超轻薄壁件的充型性能。
37.2.另外，在合金中添加微量的ca、zn元素，能够形成高熔点球状al2ca相及mg2ca6zn3相，也有一定提高合金固相占有率的效果，且ca元素可降低合金密度；合金中添加微量的re元素，一方面随着压铸温度的降低，可作为异质形核质点，快速细化晶粒，另一方面由于re元素的固溶度低，凝固的时候也可被排挤到固液界面前沿，富集在相界面上，阻碍晶粒长大，有效强化半固态压铸镁锂合金的性能。
38.3.在充型过程中，由于本发明所述镁锂合金的固相体积分数为20-40％，半固态压
铸的凝固速度快，大幅降低材料的线收缩率(从常规成型的4.1％降低至0.2％-0.5％)，在提高产品刚度的同时，显著改善了常规薄壁件半固态压铸冷却后的变形、翘曲等现象发生，保证半固态压铸超薄壁件成型的尺寸稳定性。
39.4.本发明通过调整合金元素含量，将固液相线温度差控制在30～50℃，进一步控制合金固相体积分数(20％-40％)，从而改善合金半固态压铸浆料的表观粘度，提高合金流动性，减小合金半固态压铸溢流、缩水、压铸件飞边以及粘模等现象的频次，产品良率达98％以上。
40.5.本发明整体降低了除镁以外其余各元素的含量，并限定除镁以外其余各元素的含量之和＜13％，进一步优化了半固态压铸工艺参数，半固态压铸温度从610～640℃降低至550-620℃，温度降低了10-80℃，在降低生产能耗和降低生产成本的同时，生产效率大幅提高，从15-20件/h提高至100-150件/h。
41.6.本发明所制备的半固态压铸超轻镁锂合金薄壁件强度高、塑性好，抗拉强度可以达到240mpa以上，屈服强度达到190mpa以上，同时延伸率可以达到10-15％，有利于镁锂合金半固态压铸零件的批量化生产和应用，扩大镁锂合金的应用范围。
附图说明
42.图1为本发明半固态压铸时的模式图；
43.图2为本发明实施例1的半固态压铸超薄壁件的镁锂合金金相显微图。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下述实施例中所用原料均为普通市售产品。
45.实施例1
46.一种适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：li：4.5％，al：5.0％，ca：0.7％，zn：0.8％，mn：0.2％，re：0.5％，其中，li与al的质量比控制为0.9，re为ce、y、nd共3种，含量均为0.1％，余量为mg和不可避免的杂质元素；每个杂质元素含量小于0.05％，杂质元素总量小于0.3％。
47.利用所述镁锂合金制备薄壁件的方法，包括熔铸、挤压、切削、半固态压铸等工序，具体步骤如下：
48.(1)铸锭熔铸：按照合金中各组分的质量百分比进行配料，配料后采用真空加热炉进行合金熔炼，具体为：先将真空加热炉内的真空度抽到0.1pa，再通入2000pa氩气，随后进行加热，当金属元素完全熔化后升温到745℃精炼10min，得到金属液，精炼结束后静置20min，将金属液进行浇铸获得锭坯，锭坯规格为φ500mm；
49.(2)挤压：将锭坯加热至380℃置于挤压模具中，再置于挤压筒中进行挤压，形成规格为φ90mm的棒材，挤压过程中进行加热使挤压筒温度为380℃，由于模具处于挤压筒中心，热量聚集的因素，挤压模具温度为390℃；
50.(3)锯切、车削：将挤压得到的棒材锯切成规格为φ90*310mm的小段，然后车削成规格为φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圆柱形棒料，并对棒料断面倒r3圆角；
51.(4)半固态压铸：采用dak450-54rc型半固态压铸机进行镁锂合金棒材的压铸，所述半固态压铸机包括加热料筒、顶杆、感应加热装置、压铸模具等结构，所述加热料筒、顶杆、感应加热装置、压铸模具之间的连接关系如图1所示，其中加热料筒的左端开设有装料口，顶杆的顶料端从加热料筒的左端装料口处插入加热料筒内，加热料筒的右端开设有注射嘴，压铸模具包括左右两个模块，左右两个模块之间设有用于镁锂合金薄壁件成型的间隙，左模块左端开始有注入口，注入口与注射嘴顶接，感应加热装置包裹于加热料筒外；所述半固态压铸装置采用现有技术中的常用设备，且其结构不是本发明的发明点所在，故不再赘述；
52.具体工艺方法为：
53.先合模预热至190℃，再将步骤(3)得到的圆柱形棒料按4根/次的方式依次从加热料筒的左端装料口处装入，然后插入顶杆，使用感应加热装置对加热料筒分阶段进行加热，右端圆柱形棒料首先被加热至半固态，得到熔体，控制注射前熔体的温度维持在570℃，左端未加热的棒料处于固体状态，此时镁锂合金棒料和半固态的熔体处于固液混合态，其中所述熔体的固相体积分数为30％；
54.然后，设定压铸工艺参数为，压射速度为5m/s、压射比压为31mpa、增压压力为42mpa，在顶杆的作用下将处于半固态的熔体从注射嘴处射出至压铸模具内的间隙处，从而获得厚度为0.5mm的半固态压铸镁锂合金薄壁件，保压并冷却10s后取出压铸的薄壁件；
55.试验时，实施例1的压铸过程未出现溢流现象，充型完整，且一小时内能够压铸138件，期间可以实现模具的正常清理；
56.(5)时效处理：将半固态压铸得到的镁锂合金薄壁件置于加热炉中，在160℃的温度下时效处理6h，然后随炉冷却至常温，最终获得抗拉强度247mpa，屈服强度193mpa，延伸率10.5％的镁锂合金薄壁件，经测试，线收缩率为0.22％。
57.实施例2
58.一种适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：li：5.0％，al：2.5％，ca：0.9％，zn：0.8％，mn：0.1％，re：0.7％，其中，li与al的质量比控制为2，re为y、nd、sm共3种，含量分别为0.2％、0.4％、0.1％，余量为mg和不可避免的杂质元素；每个杂质元素含量小于0.05％，杂质元素总量小于0.3％。
59.利用所述镁锂合金制备薄壁件的方法，包括熔铸、挤压、切削、半固态压铸等工序，具体步骤如下：
60.(1)铸锭熔铸：按照合金中各组分的质量百分比进行配料，配料后采用真空加热炉进行合金熔炼，具体为：先将真空加热炉内的真空度抽到0.4pa，再通入1800pa氩气，随后进行加热，当金属元素完全熔化后升温到740℃精炼8min，得到金属液，精炼结束后静置17min，将金属液进行浇铸获得锭坯，锭坯规格为φ400mm；
61.(2)挤压：将锭坯加热至370℃置于挤压模具中，再置于挤压筒中进行挤压，形成规格为φ90mm的棒材，挤压过程中进行加热使挤压筒温度为370℃，由于模具处于挤压筒中心，热量聚集的因素，挤压模具温度为380℃；
62.(3)锯切、车削：将挤压得到的棒材锯切成规格为φ90*310mm的小段，然后车削成规格为φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圆柱形棒料，并对棒料断面倒r3圆角；
63.(4)半固态压铸：半固态压铸所采用的装置同实施例1；
64.具体工艺方法为：
65.先合模预热至185℃，再将步骤(3)得到的圆柱形棒料按4根/次的方式依次从加热料筒的左端装料口处装入，然后插入顶杆，使用感应加热装置对加热料筒分阶段进行加热，右端圆柱形棒料首先被加热至半固态，得到熔体，控制注射前熔体的温度维持在580℃，左端未加热的棒料处于固体状态，此时镁锂合金棒料和半固态的熔体处于固液混合态，其中所述熔体的固相体积分数为25％；
66.然后，设定压铸工艺参数为，压射速度为4m/s、压射比压为28mpa、增压压力为42mpa，在顶杆的作用下将处于半固态的熔体从注射嘴处射出至压铸模具内的间隙处，从而获得厚度为0.4mm的半固态压铸镁锂合金薄壁件，保压并冷却8s后取出压铸的薄壁件；
67.试验时，实施例1的压铸过程未出现溢流现象，充型完整，且一小时内能够压铸145件，期间可以实现模具的正常清理；
68.(5)时效处理：将半固态压铸得到的镁锂合金薄壁件置于加热炉中，在175℃的温度下时效处理4h，然后随炉冷却至常温，最终获得抗拉强度252mpa，屈服强度197mpa，延伸率11.5％的镁锂合金薄壁件，经测试，线收缩率为0.27％。
69.实施例3
70.一种适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：li：7.0％，al：5.0％，ca：0.8％，zn：0.8％，mn：0.3％，re：0.9％，其中，li与al的质量比控制为2.33，re为ce、y、er共3种，含量均为0.3％，余量为mg和不可避免的杂质元素；其中，杂质元素na含量＜0.001％，其他每个杂质元素含量小于0.05％，杂质元素总量小于0.3％。
71.利用所述镁锂合金制备薄壁件的方法，包括熔铸、挤压、切削、半固态压铸等工序，具体步骤如下：
72.(1)铸锭熔铸：按照合金中各组分的质量百分比进行配料，配料后采用真空加热炉进行合金熔炼，具体为：先将真空加热炉内的真空度抽到0.5pa，再通入1500pa氩气，随后进行加热，当金属元素完全熔化后升温到735℃精炼8min，得到金属液，精炼结束后静置13min，将金属液进行浇铸获得锭坯，锭坯规格为φ300mm；
73.(2)挤压：将锭坯加热至360℃置于挤压模具中，再置于挤压筒中进行挤压，形成规格为φ90mm的棒材，挤压过程中进行加热使挤压筒温度为360℃，由于模具处于挤压筒中心，热量聚集的因素，挤压模具温度为380℃；
74.(3)锯切、车削：将挤压得到的棒材锯切成规格为φ90*310mm的小段，然后车削成规格为φ90
±
0.1mm*300
±
1mm圆柱形棒料，并对棒料断面倒r3圆角；
75.(4)半固态压铸：半固态压铸所采用的装置同实施例1；
76.具体工艺方法为：
77.先合模预热至200℃，再将步骤(3)得到的圆柱形棒料按4根/次的方式依次从加热料筒的左端装料口处装入，然后插入顶杆，使用感应加热装置对加热料筒分阶段进行加热，右端圆柱形棒料首先被加热至半固态，得到熔体，控制注射前熔体的温度维持在610℃，左端未加热的棒料处于固体状态，此时镁锂合金棒料和半固态的熔体处于固液混合态，其中所述熔体的固相体积分数为20％；
78.然后，设定压铸工艺参数为，压射速度为3.5m/s、压射比压为28mpa、增压压力为47mpa，在顶杆的作用下将处于半固态的熔体从注射嘴处射出至压铸模具内的间隙处，从而
获得厚度为0.5mm的半固态压铸镁锂合金薄壁件，保压并冷却12s后取出压铸的薄壁件；
79.试验时，实施例1的压铸过程未出现溢流现象，充型完整，且一小时内能够压铸127件，期间可以实现模具的正常清理；
80.(5)时效处理：将半固态压铸得到的镁锂合金薄壁件置于加热炉中，在170℃的温度下时效处理6h，然后随炉冷却至常温，最终获得抗拉强度243mpa，屈服强度192mpa，延伸率11.0％的镁锂合金薄壁件，经测试，线收缩率为0.4％。
81.对比例1
82.对比例1所述半固态压铸镁锂合金采用的组分配比与实施例1-3不同，具体由以下质量百分比的组分组成：li：12.0％，al：1.0％，ca：1.2％，zn：0.8％，mn：0.2％，re：0.7％，合金中li与al的质量比为12，re为ce、y、nd共3种，含量分别为0.2％、0.25％、0.25％，余量为mg和不可避免的其它杂质元素；其中，杂质元素na含量＜0.001％，其他每个杂质元素含量小于0.05％，杂质元素总量小于0.3％。
83.对比例1所述的制备方法与实施例1相同，不同之处在于：
84.对比例1熔体的固相体积分数为80％，半固态压铸过程中，该镁锂合金薄壁件半固态压铸时未能完整充型，局部存在缺肉情况，未能形成成品；
85.对对比例1中的合金性能进行测试，得到抗拉强度为121mpa，屈服强度为96mpa，延伸率为18.5％，线收缩率为2.2％。
86.对比例2
87.对比例2所述所述半固态压铸镁锂合金采用的组分配比与实施例1-3不同，具体由以下质量百分比的组分组成：li：2.0％，al：5.5％，ca：0.3％，zn：0.8％，mn：0.2％，re：0.3％，li与al的质量比为0.36，re为ce、y、er共3种，含量均为0.1％，余量为mg和不可避免的其它杂质元素；其中，杂质元素na含量＜0.001％，其他每个杂质元素含量小于0.05％，杂质元素总量小于0.3％。
88.对比例2所述的制备方法与实施例2相同，不同之处在于：
89.对比例2熔体的固相体积分数为18％，半固态压铸过程中，出现大量液体溢流及燃烧现象，清理压铸射嘴4次，压铸过程中额外清理模具3次。
90.对比例2的压铸方法能够实现一小时压铸14件，对对比例2中的合金性能进行测试，得到抗拉强度为263mpa，屈服强度为204mpa，延伸率为4.5％，线收缩率为2.7％，产品存在缩裂现象。
91.图2为本发明实施例1适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金的金相显微图，从图中可以看出，半固态压铸后的晶粒尺寸细小且均匀，晶粒尺寸为8.8μm。
92.实施例1-3和对比例1、2中，合金室温力学性能按照gb/t 228.1-2021《金属材料拉伸试样第一部分：室温试验方法》中的方法进行测试，合金线收缩率按照jb/t 4022.1-1999《合金铸造性能测定方法自由线收缩测定方法》中的方法进行测试。
93.性能测试
94.采用suns10电子万能试验机对实施例1-3和对比例1-2的半固态压铸镁锂合金薄壁件力学性能进行测试，取3组平行样的平均值作为测试结果。采用dmi2000mm显微镜对半固态压铸镁锂合金的金相组织进行观察，并统计平均晶粒尺寸。试样的各测试结果如表1所示。
95.表1实施例和对比例测试结果
[0096][0097]
从表1可以看出，本发明实施例1-3的抗拉强度均超过了240mpa，屈服强度均超过190mpa，延伸率也达到了10％以上，性能获得显著提升。并且实施例1-3的晶粒尺寸整体比对比例1-2的细小。与实施例1-3相比，对比例1的强度和压铸效率显著降低，线收缩率大幅提升，这是由于合金低熔点li元素含量增加，导致合金液粘度提升流动能力不佳，充型时薄壁件出现局部缺肉现象，且由于合金中al元素含量大幅降低，合金的线收缩率提升至2.2％。对比例2相比实施例2，降低了li等元素的含量，在相同的半固态压铸条件下，合金的延伸率明显下降。
[0098]
采用本发明实施例1-3方法制备的薄壁件在保持良好的力学性能的同时，还能够大幅降低材料的线收缩率，且成型工艺简单，可实现短流程、规模化批量生产，降低生产成本，在精密仪器、军工及高端民用领域应用前景广阔。
[0099]
以上对本发明的具体实施案例进行了描述，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在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
技术特征：
1.一种适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：li：4.0-7.0 %，al：2.5-5.5 %，ca：0-1.0 %，zn：0-1.0%，mn：0-0.3%，re：0-1.0 %，余量为mg和不可避免的杂质元素；re为ce、y、nd、sm和er中的一种或者多种，其中li与al的质量比控制为（0.7-2.8）：1，且除镁以外其余各元素的含量之和＜13%。2.根据权利要求1所述的半固态压铸超轻镁锂合金，其特征在于，合金密度为1.55~1.60 g/cm3。3.利用权利要求1或2所述镁锂合金制备薄壁件的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）铸锭熔铸：按照合金中各组分的质量百分比进行配料，配料后进行真空熔炼，得到金属液，浇铸获得锭坯；（2）挤压：将锭坯加热至360~390℃进行挤压，形成规格为φ90mm的棒材；（3）分切、车削：将挤压得到的棒材分切，然后车削成规格为φ90
±
0.1mm*300
±
1mm棒料；（4）半固态压铸：将步骤（3）得到的若干棒料分阶段依次加热至半固态，得到熔体，控制熔体的温度维持在550~620℃，然后采用注射的方式将处于半固态的熔体进行压铸，获得厚度为0.3~0.8mm的半固态压铸镁锂合金薄壁件；（5）时效处理：将半固态压铸得到的镁锂合金薄壁件在160~180℃的温度下时效处理2~6h，然后冷却至常温，获得最终产品。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1）中镁锂合金的真空熔炼和浇铸步骤为，先抽真空至0.1~2pa，再通入500~2000pa氩气，随后进行加热，当金属元素完全熔化后升温到735~755℃精炼5~10min，得到金属液，精炼结束后静置5~20min，将金属液进行浇铸获得锭坯，锭坯规格为φ300~500mm。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（4）中半固态压铸的步骤为，先将半固态压铸机合模预热至180~200℃，再将步骤（3）得到的若干棒料按3-8根/次的方式置于半固态压铸机中进行分阶段加热，按照放置的先后顺序，将每次放置的棒料依次加热至半固态，并在550~620℃的温度下保温，然后采用注射的方式将处于半固态的熔体进行压铸。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，在加热至半固态熔体中，固相体积分数为25-40%。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，压铸工艺参数为，压射速度3~5m/s、压射比压25~32mpa、增压压力38~47mpa。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，压铸后，将薄壁件保压并冷却6~12s再取出。9.权利要求1或2所述半固态压铸超轻镁锂合金在制造超薄3c产品、光学仪器或精密电子仪器中的应用。
技术总结
本发明属于镁锂合金材料制备技术领域，具体涉及一种适用于薄壁件半固态压铸超轻镁锂合金及其制备方法。本发明通过对合金成分、工艺方法进行调整，提出一种经济的、有效适用于半固态压铸超薄壁件成型工艺所需的镁锂合金。本发明所述适用于薄壁件的半固态压铸超轻镁锂合金，由以下质量百分比的组分组成：Li：4.0-7.0%，Al：2.5-5.5%，Ca：0-1.0%，Zn：0-1.0%，Mn：0-0.3%，RE：0-1.0%，余量为Mg和不可避免的杂质元素；RE为Ce、Y、d、Sm和Er中的一种或者多种，且除镁以外其余各元素的含量之和＜13%。采用本发明的方法可实现0.3~0.8mm超薄壁件低温半固态工艺的成型制造，半固态压铸成品率达98%以上；成型性能好，效率高，产品刚度好，性能优异；便于实现批量化工业生产。便于实现批量化工业生产。便于实现批量化工业生产。
