本发明属于镁合金材料技术领域，尤其涉及一种高强度镁合金材料及其制备方法。
背景技术：
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，具有铸造性能好、减震性能强、模具寿命高和尺寸稳定性强等优点。另外，镁合金的密度只有1.8～2.0g/cm3，是铝的2/3，钢的1/4。采用镁合金能减轻整车重量，可在铝合金的基础上再减轻15～20％。
但是，镁合金的力学性能（强度和塑性）普遍较低。高强韧we54镁合金的屈服强度介于220～240mpa之间，抗拉强度仅有280～300mpa，延伸率6～8％，抗拉强度、屈服强度和延伸率低，使镁合金的应用受到很大限制。
技术实现要素：
本发明提供一种高强度镁合金材料及其制备方法，旨在解决背景技术中常用镁合金的力学性能（强度和塑性）普遍较低的问题。
本发明是这样实现的，一种高强度镁合金材料，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.2~0.4％，zn：2.0~3.0％，lu：1.0~4.0％，ni：1~1.4％，ti：0.8~1.6％，zr：0.4~0.8％，fe：0.06~0.1％，余量为mg和不可避免的杂质。
优选的，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.25~0.35％，zn：2.4-2.8％，lu：2.0~3.0％，ni：1~1.2％，ti：1.0~1.4％，zr：0.6~0.8％，fe：0.06~0.1％，余量为mg和不可避免的杂质。
优选的，lu与ni的重量比是3:1。
优选的，不可避免的杂质的重量百分比含量≤0.05％。
一种高强度镁合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至770~850℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；
s2、将ti加入熔炉中，升温至1800~2000℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置6~10min，降温至1750~1950℃，浇铸得铸态镁合金；
s3、将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。
优选的，s3中匀质化处理温度为250~300℃，保温时间为12~15h。
优选的，热挤压处理时挤压的温度为500~600℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg为原材料通过熔融铸造以及挤压工艺制备出高强度镁合金材料，该制备方法简单便于操作，并且该合金中各个元素相互配合作用，提高了镁合金材料的强度，使得生产出来的镁合金抗拉强度高，屈服强度高，延伸率大，性能优异，适用范围广泛。还通过ti和ni一起作为弥散增强相，显著提高镁合金的强度，在提高镁合金强度的同时又保证合金的韧性不受影响，有利于降低制造生产成本。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种技术方案：一种高强度镁合金材料，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.2~0.4％，zn：2.0~3.0％，lu：1.0~4.0％，ni：1~1.4％，ti：0.8~1.6％，zr：0.4~0.8％，fe：0.06~0.1％，余量为mg和不可避免的杂质。
优选由以下重量百分比的组份组成：ca：0.25~0.35％，zn：2.4-2.8％，lu：2.0~3.0％，ni：1~1.2％，ti：1.0~1.4％，zr：0.6~0.8％，fe：0.06~0.1％，余量为mg和不可避免的杂质。
在本发明中，更优选由以下重量百分比的组份组成：ca：0.3％，zn：2.0％，lu：2.0％，ni：1.2％，ti：1.2％，zr：0.6％，fe：0.08％，余量为mg和不可避免的杂质。
lu与ni的重量比是3:1。
在本发明中，此时的lu与ni配比是最佳的，lu与ni的相互作用使得该镁合金材料的强度高。
不可避免的杂质的重量百分比含量≤0.05％。
在本发明中，不可避免的杂质最好小于等于0.05％，减少该镁合金材料中的杂质，提高该镁合金材料的纯度，从而提高该镁合金材料的性能。
一种高强度镁合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至770~850℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；
s2、将ti加入熔炉中，升温至1800~2000℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置6~10min，降温至1750~1950℃，浇铸得铸态镁合金；
s3、将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。
s3中匀质化处理温度为250~300℃，保温时间为12~15h。
热挤压处理时挤压的温度为500~600℃。
在本发明中，首先将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至770℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；再将ti加入熔炉中，升温至1800℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置6min，降温至1750℃，浇铸得铸态镁合金；最后将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。其中，s3中匀质化处理温度为250℃，保温时间为12h，热挤压处理时挤压的温度为500℃。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种高强度镁合金材料及其制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种高强度镁合金材料，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.2％，zn：2.0％，lu：1.0％，ni：1.0％，ti：0.8％，zr：0.4％，fe：0.06％，余量为mg和不可避免的杂质。
一种高强度镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至770℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；
s2、将ti加入熔炉中，升温至1800℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置6min，降温至1750℃，浇铸得铸态镁合金；
s3、将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。
实施例2
一种高强度镁合金材料，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.25％，zn：2.2％，lu：2.0％，ni：1.1％，ti：1.0％，zr：0.5％，fe：0.07％，余量为mg和不可避免的杂质。
一种高强度镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至780℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；
s2、将ti加入熔炉中，升温至1850℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置7min，降温至1800℃，浇铸得铸态镁合金；
s3、将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。
实施例3
一种高强度镁合金材料，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.3％，zn：2.4％，lu：3.0％，ni：1.2％，ti：1.2％，zr：0.6％，fe：0.08％，余量为mg和不可避免的杂质。
一种高强度镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至800℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；
s2、将ti加入熔炉中，升温至1900℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置8min，降温至1850℃，浇铸得铸态镁合金；
s3、将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。
实施例4
一种高强度镁合金材料，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.4％，zn：3.0％，lu：4.0％，ni：1.4％，ti：1.4％，zr：0.8％，fe：0.08％，余量为mg和不可避免的杂质。
一种高强度镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至820℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；
s2、将ti加入熔炉中，升温至2000℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置10min，降温至1900℃，浇铸得铸态镁合金；
s3、将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。
实施例5
一种高强度镁合金材料，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.4％，zn：3.0％，lu：1.0％，ni：1.0％，ti：1.6％，zr：0.8％，fe：0.06％，余量为mg和不可避免的杂质。
一种高强度镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至770℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；
s2、将ti加入熔炉中，升温至1800℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置8min，降温至1800℃，浇铸得铸态镁合金；
s3、将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种高强度镁合金材料，其特征在于，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.2~0.4％，zn：2.0~3.0％，lu：1.0~4.0％，ni：1~1.4％，ti：0.8~1.6％，zr：0.4~0.8％，fe：0.06~0.1％，余量为mg和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种高强度镁合金材料，其特征在于，由以下重量百分比的组份组成：ca：0.25~0.35％，zn：2.4-2.8％，lu：2.0~3.0％，ni：1~1.2％，ti：1.0~1.4％，zr：0.6~0.8％，fe：0.06~0.1％，余量为mg和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的一种高强度镁合金材料，其特征在于，lu与ni的重量比是3:1。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种高强度镁合金材料，其特征在于，不可避免的杂质的重量百分比含量≤0.05％。
5.一种高强度镁合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、将mg-zn、mg-zr、mg-lu中间合金和ca、ni、mg加入熔炉中，升温至770~850℃充分熔化，然后在熔炉中加入fe并搅拌均匀；
s2、将ti加入熔炉中，升温至1800~2000℃，熔化后迅速加入s1中处理后的熔炉并搅拌均匀，然后扒渣，并静置6~10min，降温至1750~1950℃，浇铸得铸态镁合金；
s3、将s2中所得到的铸态镁合金先进行匀质化处理，然后再将匀质化处理后的镁合金进行热挤压处理。
6.如权利要求5所述的一种高强度镁合金材料的制备方法，其特征在于，s3中匀质化处理温度为250~300℃，保温时间为12~15h。
7.如权利要求5所述的一种高强度镁合金材料的制备方法，其特征在于，热挤压处理时挤压的温度为500~600℃。
技术总结