本发明属于镁合金的制备，涉及一种含sn的高强耐热镁合金及其制备方法。
背景技术：
1、镁合金在轻量化方面具有得天独厚的优势，这得益于其低密度，高比强度的特点。然而，核反应堆和石油勘探等常需要构件在较高的环境温度(200～300℃)下工作，这要求镁合金需要具备优异的耐热性能。通过在镁合金中添加其他的元素进行合金化是强化镁合金最为常见也切实有效的方法。稀土元素作为镁合金的经典强化元素，可在镁合金中实现优异的固溶强化和沉淀强化效果从而提高室温和高温强度，这通常需要高稀土含量的添加(>10wt％)。高稀土含量的添加在获得高强度的同时，不可避免的会对塑性产生毁灭性的打击。近年来，研究人员致力于开发不含稀土的高强mg合金，尽管获得了较为优异的效果，但是力学性能在200～300℃的高温环境迅速衰减。由此可见，稀土元素在开发高强耐热镁合金方面具有不可替代的特点。如何把控稀土元素的用量，在控制制备成本的同时获得不显著延展性损失的高强mg合金成为一个急需解决的问题。
2、近年来，mg-re-zn系合金中存在特有的lpso结构，可发生变形扭折协调塑性应变，实现短纤维增强效果，在室温和高温下均表现出令人满意的性能。尽管如此，lpso相在高温下依然会发生溶解失去第二相强化效果。研究人员致力于在此基础上进行优化。re/zn原子可在α-mn上偏聚，同时α-mn可促进层片状lpso相的形成，这对于镁合金的高温性能也起到积极的贡献。近年来，研究人员发现sn在添加进mg-y体系中，将优先生成吉布斯自由能更低的sn3y5相而不是mg2sn相。sn3y5作为一种耐高温沉淀，在提高模量和强度方面扮演着重要的作用。同时，sn3y5热稳定性极高，可有效抑制高温时的晶界滑动，对合金进行增强增韧。
3、有鉴于此，同时含有lpso，sn3y5以及α-mn等多种强化相的镁合金，有望具备优异的耐热性能，因此有必要进行深入研究。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种含sn的高强耐热镁合金；本发明的目的之二在于提供一种含sn的高强耐热镁合金的制备方法。
2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、1.一种含sn的高强耐热镁合金，按照重量百分比计，所述镁合金包括6.3～9.7％y、
4、1.5～2.7％zn、小于等于2.3％sn、0.3～0.7％mn、小于等于0.02％不可避免的杂质、其余为mg。
5、优选的，所述挤压态镁合金的平均晶粒尺寸不大于5μm。
6、2.上述镁合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
7、(1)制备镁合金铸锭：将纯mg、mg-30y中间合金、和mg-4.1mn中间合金、纯zn粒、纯sn粒置于预热后的高频感应熔炼炉中依次进行熔化，除去熔体表面浮渣后降温至640～660℃，使用搅拌头伸入熔体底部以450～600r/min的转速进行半固态搅拌30～50s，第一次搅拌完成后增加转速至750～850r/min，继续在液面的中部进行第二次搅拌165～185s，两次搅拌完成后将经过搅拌的熔体升温至680～690℃，在1600～1800w的功率下进行超声处理220～280s，然后去除水冷，即可得到镁合金铸锭；
8、(2)对镁合金铸锭进行均匀化处理：将箱式热处理炉升温至510～520℃后，将所述镁合金铸锭放入电阻炉中保温14～18h后空冷至室温，得到均匀化镁合金坯料；
9、(3)制备含sn的高强耐热镁合金：将所述均匀化镁合金坯料经过表面氧化层打磨后连同挤压模具一起置于预热后的箱式电阻炉中，在卧式挤压机进行挤压，即可获得含sn的高强耐热镁合金。
10、优选的，步骤(1)中，所述预热具体为：将洗净的不锈钢坩埚置于高频感应熔炼炉中随炉升温至460～510℃下预热20～30min，同时通入体积百分比为99:1的co2和sf6形成的混合保护气。
11、优选的，步骤(1)中，所述制备镁合金铸锭的具体方法为：
12、a、将高频感应熔炼炉升温至720～750℃，加入纯mg使其充分熔化后保温静置25～35min，除去熔体表面浮渣；
13、b、将所述高频感应熔炼炉继续加热至720～750℃后，加入mg-30y中间合金待中间合金完全熔化后保温静置25～35min，同样除去熔体表面浮渣；
14、c、将所述高频感应熔炼炉继续加热至720～750℃后，加入mg-4.1mn中间合金，待中间合金完全熔化后保温静置25～35min，同样除去熔体表面浮渣；
15、d、将所述高频感应熔炼炉继续加热至720～750℃时，加入纯zn粒使其熔化，除去熔体表面浮渣；
16、e、将所述高频感应熔炼炉继续加热至720～750℃时，加入纯sn粒使其熔化，搅拌熔体5～8min后除去sn熔体表面浮渣；
17、f、待合金熔体杂质打捞干净后，待温度降低至640～660℃后，使用搅拌头伸入熔体底部进行第一次固态搅拌，然后将搅拌头在液面中部进行第二次搅拌；
18、g、两次搅拌完成后将经过搅拌的熔体升温至680～690℃，在1600～1800w的功率下进行超声处理220～280s，然后去除水冷，即可得到镁合金铸锭。
19、进一步优选的，所述除去熔体表面浮渣的过程中采用涂覆氮化硼的漏勺进行捞取。
20、进一步优选的，所述第一次固态搅拌的转速为450～600r/min、时间为30～50s；
21、所述第二次搅拌的转速为750～850r/min、时间为165～185s。
22、优选的，步骤(3)中，所述预热具体为：将箱式电阻炉置于430～470℃预热1.5～2.5h，其中预热过程中升温速率为0.5～1.0℃/s。
23、优选的，步骤(3)中，所述挤压的过程中挤压变形的温度为400～470℃、挤压比为8～16:1、挤压速率为4～6mm/s、坯料保温时间为1.5～2.5h。
24、本发明的有益效果在于：
25、1、本发明公开了一种含sn的高强耐热镁合金，按照重量百分比计，包括6.3～9.7％y、1.5～2.7％zn、小于等于2.3％sn、0.3～0.7％mn、小于等于0.02％不可避免的杂质、其余为mg。本发明通过在镁合金中构筑多尺度的耐热相和晶界偏析成功制备了具有极佳高温力学性能的镁合金。本发明的镁合金中合金稀土元素不超过10％，在控制成本的同时，也保证了镁合金轻量化的优势；本发明的镁合金在环境温度从250℃升高至300℃，抗拉强度不低于360mpa，且抗拉强度不随温度的环境温度的升高而降低，领先于当前绝大多数高强耐热镁合金。
26、2、本发明还提供了一种含sn的高强耐热镁合金制备方法，主要是将纯mg、mg-30y中间合金、和mg-4.1mn中间合金、纯zn粒、纯sn粒置于预热后的高频感应熔炼炉中依次进行熔化后进行搅拌和超声得到镁合金铸锭，进行均匀化处理得到均匀化镁合金坯料，挤压处理后即可。本发明的制备方法工艺简单、易于复制、容易操作、便于工业化应用；此外，本发明的制备方法中所使用的电阻炉、热压机等均属于镁合金制备技术领域常用设备，具有可移植性强、易于工业化应用的特点。另外，本发明制备方法制备得到的含sn的高强耐热镁合金具有以下特点：(1)所含的稀土总含量不高于10％；(2)内部沉淀出的中间相包括微米级块状lpso和层片状lpso以及sn3y5相，mg-y相以及纳米级的mg-zn相和α-mn；(3)镁合金在室温下抗拉强度不低于360mpa、延伸率大于等于7％；250℃和300℃下抗拉强度不低于320mpa、延伸率大于等于10％；(4)在环境温度从250℃升高至300℃，抗拉强度不低于360mpa，且抗拉强度不随温度的环境温度的升高而降低。
27、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
1.一种含sn的高强耐热镁合金，其特征在于，按照重量百分比计，所述镁合金包括6.3～9.7％y、1.5～2.7％zn、小于等于2.3％sn、0.3～0.7％mn、小于等于0.02％不可避免的杂质、其余为mg。
2.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，所述挤压态镁合金的平均晶粒尺寸不大于5μm。
3.权利要求1～2任一项所述镁合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预热具体为：将洗净的不锈钢坩埚置于高频感应熔炼炉中随炉升温至460～510℃下预热20～30min，同时通入体积百分比为99:1的co2和sf6形成的混合保护气。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述制备镁合金铸锭的具体方法为：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述除去熔体表面浮渣的过程中采用涂覆氮化硼的漏勺进行捞取。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一次固态搅拌的转速为450～600r/min、时间为30～50s；
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述预热具体为：将箱式电阻炉置于430～470℃预热1.5～2.5h，其中预热过程中升温速率为0.5～1.0℃/s。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述挤压的过程中挤压变形的温度为400～470℃、挤压比为8～16:1、挤压速率为4～6mm/s、坯料保温时间为1.5～2.5h。
