本发明主要涉及轻质合金材料技术领域，具体是一种高强度耐腐耐热镁合金材料及其制备方法。
背景技术：
镁合金作为目前最轻的结构材料，密度为1.75～1.90g/cm3，仅为钢铁的1/4，铝合
金的2/3。相比其他金属材料，镁合金具有高的比强度、比刚度，良好的切削加工性能、电磁防护特性、阻尼性能及导热性，而且易回收。在目前铁矿、钛矿和铝矿资源紧张的情况下，开发和利用镁作为替代材料已成为必然趋势。因此，镁合金被誉为“21世纪商用绿色环保和生态金属结构材料”，正在汽车工业、电子通讯业和航空航天等领域得到广泛的应用。
镁合金在各种环境的应用，必然产生腐蚀问题，因为镁的化学活泼性决定了镁合金的耐蚀性不会太理想，在各种应用环境中有可能因腐蚀而影响到其应用的效果或寿命，这就会大大地提高镁合金的应用成本。当应用成本过高时，镁合金的应用就会失去动力。可以说腐蚀问题是制约镁在各领域应用的关键因素之一，镁合金的耐腐蚀和耐热性能不佳，如何提高其在高温环境下实用的可靠性，增强在高温环境下的耐腐蚀性能，是发展镁合金材料的重要课题。
技术实现要素：
鉴于现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种高强度耐腐耐热镁合金材料及其制备方法，该镁合金具有较高的强度，也具有较好的耐腐耐热性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高强度耐腐耐热镁合金材料，包括zn、b、ca、sm、nd，所述zn的质量分数3.5-6％、b的质量分数0.6-1.5％、ca的质量分数10-15％、sm的质量分数2-4％、nd的质量分数3-6％、余量为mg。
作为本发明的进一步改进，根据权利要求1所述的一种高强度耐腐耐热镁合金材料，其特征在于：所述zn的质量分数3.5％、b的质量分数0.6％、ca的质量分数10％、sm的质量分数2％、nd的质量分数3％、mg的质量分数80.9％。
作为本发明的进一步改进，根据权利要求1所述的一种高强度耐腐耐热镁合金材料，其特征在于：所述zn的质量分数6％、b的质量分数1.5％、ca的质量分数15％、sm的质量分数4％、nd的质量分数6％、mg的质量分数68.5％。
作为本发明的进一步改进，根据权利要求1所述的一种高强度耐腐耐热镁合金材料，其特征在于：所述zn的质量分数4.5％、b的质量分数1％、ca的质量分数12％、sm的质量分数2.5％、nd的质量分数4％、mg的质量分数76％。
作为本发明的进一步改进，所述zn的质量分数5％、b的质量分数1.3％、ca的质量分数13％、sm的质量分数3％、nd的质量分数5％、mg的质量分数72.7％。
作为本发明的进一步改进，一种根据权利要求1-5所述的一种高强度耐腐耐热镁合金材料的制造方法，其特征在于：包括，
(1)将镁合金成分按质量进行配比，
(2)各元素在预热炉进行加热，采用铁坩埚，在熔炼炉中进行熔炼，同时在预热炉和熔炼炉中通入保护气体，首先熔炼金属mg，然后按质量分数从高到低依次加入,全部熔炼后进行机械搅拌和超声处理，所述预热温度200-300℃，所述熔炼温度800--900℃，
(3)将熔炼的金属溶液保持冷却温度700℃进行浇注，
(4)将浇注的金属经过标准热处理工艺进行处理。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
(1)ca元素的加入不仅改善了zn元素在镁基体中的溶解度，同时ca的加入使得耐腐蚀表面膜中形成一种坚固的ca2o3。
(2)本发明中，通过zn、b、ca、sm、nd的合金科学配方设计，实现较低成本大幅度提高镁合金的耐腐蚀和耐高温性能。
具体实施方式
为了本发明的技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于理解本发明，并不用于限定本发明，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高强度耐腐耐热镁合金材料，其特征在于：包括zn、b、ca、sm、nd，所述zn的质量分数3.5-6％、b的质量分数0.6-1.5％、ca的质量分数10-15％、sm的质量分数2-4％、nd的质量分数3-6％、余量为mg。
实施例1
所述zn的质量分数3.5％、b的质量分数0.6％、ca的质量分数10％、sm的质量分数2％、nd的质量分数3％、mg的质量分数80.9％。
(1)将镁合金成分按质量进行配比，
(2)各元素在预热炉进行加热，采用铁坩埚，在熔炼炉中进行熔炼，同时在预热炉和熔炼炉中通入n2保护气体，首先熔炼金属mg，然后按质量分数从高到低依次加入,全部熔炼后进行机械搅拌和超声处理，所述预热温度200℃，所述熔炼温度800℃，
(3)将熔炼的金属溶液保持冷却温度700℃进行浇注，
(4)将浇注的金属经过标准热处理工艺进行处理。
本实施例所得镁合金，其室温抗拉强度为292mpa，延伸率为4.1％，200℃的抗拉强度为226mpa，250℃的抗拉强度为220mpa，300℃时抗拉强度仍达到212mpa。本实施例镁合金的抗拉强度在200℃至300℃内，拉伸强度仅降低14mpa，抗拉强度极其稳定。
实施例2
所述zn的质量分数6％、b的质量分数1.5％、ca的质量分数15％、sm的质量分数4％、nd的质量分数6％、mg的质量分数68.5％。
(1)将镁合金成分按质量进行配比，
(2)各元素在预热炉进行加热，采用铁坩埚，在熔炼炉中进行熔炼，同时在预热炉和熔炼炉中通入氩保护气体，首先熔炼金属mg，然后按质量分数从高到低依次加入,全部熔炼后进行机械搅拌和超声处理，所述预热温度300℃，所述熔炼温度900℃，
(3)将熔炼的金属溶液保持冷却温度700℃进行浇注，
(4)将浇注的金属经过标准热处理工艺进行处理。
本实施例所得耐热镁合金，其室温抗拉强度为292mpa，延伸率为4.1％，200℃的抗拉强度为225mpa，250℃的抗拉强度为220mpa，300℃时抗拉强度仍达到214mpa。本实施例镁合金的抗拉强度在200℃至300℃内，拉伸强度仅降低11mpa，抗拉强度极其稳定。
实施例3
所述zn的质量分数4.5％、b的质量分数1％、ca的质量分数12％、sm的质量分数2.5％、nd的质量分数4％、mg的质量分数76％。
(1)将镁合金成分按质量进行配比，
(2)各元素在预热炉进行加热，采用铁坩埚，在熔炼炉中进行熔炼，同时在预热炉和熔炼炉中通入n2保护气体，首先熔炼金属mg，然后按质量分数从高到低依次加入,全部熔炼后进行机械搅拌和超声处理，所述预热温度250℃，所述熔炼温度850℃，
(3)将熔炼的金属溶液保持冷却温度700℃进行浇注，
(4)将浇注的金属经过标准热处理工艺进行处理。
本实施例所得耐热镁合金，其室温抗拉强度为292mpa，延伸率为4.1％，200℃的抗拉强度为220mpa，250℃的抗拉强度为216mpa，300℃时抗拉强度仍达到202mpa。本实施例镁合金的抗拉强度在200℃至300℃内，拉伸强度仅降低18mpa，抗拉强度极其稳定。
实施例4
所述zn的质量分数5％、b的质量分数1.3％、ca的质量分数13％、sm的质量分数3％、nd的质量分数5％、mg的质量分数72.7％。
(1)将镁合金成分按质量进行配比，
(2)各元素在预热炉进行加热，采用铁坩埚，在熔炼炉中进行熔炼，同时在预热炉和熔炼炉中通入氩保护气体，首先熔炼金属mg，然后按质量分数从高到低依次加入,全部熔炼后进行机械搅拌和超声处理，所述预热温度280℃，所述熔炼温度870℃，
(3)将熔炼的金属溶液保持冷却温度700℃进行浇注，
(4)将浇注的金属经过标准热处理工艺进行处理。
拉伸强度试验的方法：经固溶时效处理后的试样，按照国家标准gb6397-86《金属拉伸实验试样》加工成5倍标准拉伸试样；在日本岛津ag-i250kn精密万能实验机上进行拉伸试验，拉伸速率为1mm/min；高温拉伸时，要保温10分钟，再进行拉伸。
本实施例所得耐热镁合金，其室温抗拉强度为292mpa，延伸率为4.1％，200℃的抗拉强度为224mpa，250℃的抗拉强度为216mpa，300℃时抗拉强度仍达到205mpa。本实施例镁合金的抗拉强度在200℃至300℃内，拉伸强度仅降低19mpa，抗拉强度极其稳定。
本发明涉及的腐蚀试验
浇注所得铸件使用线切割加工成
取出试样在铬酸(200g/lcro3+10g/lagno3)溶液中清除镁合金表面上的腐蚀产物，用酒精洗涤吹干并用分析天平称量记质量为w0，用以下公式计算腐蚀速度v深(mm/a)。
腐蚀速度：
式中w2和w0分别是盐雾试验前的原始质量和试验后经过洗涤的质量(g)，s为金属的表面积(m2)；t为腐蚀的时间(h)，ρ为金属的密度(g/cm3)，8.76为单位换算系数，v失的单位为g/(m2·h)。每种合金的腐蚀速度实验结果为三个试样的平均值。实施例1到4中合金的盐雾试验测定的腐蚀速度