易于制备和塑性成形的镁合金及其构件制造方法技术

本发明专利技术属于金属材料技术领域，公开了一种易于制备和塑性成形的镁合金及其构件制造方法；所述镁合金各组分及其重量百分比含量为：Y1.8~3.5%，Gd1.0~2.4%，Nd0.5~1.0%，Zr0.3~1.0%，Mg为余量，杂质元素Fe、Si、Cu、Ni、Al的总重量百分比小于0.2%。与现有技术相比，本发明专利技术的镁合金，在具备优秀的坯锭制备和热塑性成形工艺性的同时，加工强化和时效硬化能力较强，是制造大型高性能镁合金构件的理想材料；锻件可实现大型化和复杂结构，型材可实现大型复杂截面，板材可实现大幅宽，且构件的室温、高温综合强韧性良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种金属材料
的镁合金，具体是一种易于制备和塑性成形的镁合金及其构件制造方法。
技术介绍
镁合金的密度低、比强度高，是一种理想的轻量化结构材料，在各大工业领域均有应用前景。变形镁合金通过室温或高温下的塑性变形，产生加工硬化和晶粒细化，达到成形构件、型材以及优化力学性能的目的。传统的变形镁合金有两种发展思路：一是采用多高合金化的手段，使合金具备较高的强度，这类合金一般塑性成形能力较差，且其大型坯锭制备过程中容易产生偏析、裂纹等问题，制备和成形工艺性较差，因而难以制造大型变形镁合金构件；二是采用较低的铝含量，如AZ31系列变形镁合金，这类合金具有良好的制备成形工艺性，但其加工硬化能力较差，从而造成构件的室温、高温强度均较低。因此，通过合金成分设计，开发出制备和成形工艺性良好、具备较强加工强化、时效硬化能力的镁合金，对于提高变形镁合金构件制造技术水平和性能水平、拓展变形镁合金应用领域，尤其是制备大型坯锭，制造大型锻件、型材、板材，有着极为重要的意义。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未搜索到国内外类似的资料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有镁合金材料的不足，提供一种易于制备和塑性成形的镁合金及其构件制造方法。所述的镁合金通过多元合金化设计，使合金在制备坯锭时形成偏析倾向低、抗开裂能力强，且在塑性成形、热处理过程中具备良好的加工强化和时效硬化能力，在制备大型坯锭，制造大型锻件、型材、板材方面，有显著的优势。本专利技术是通过以下技术方案实现的。第一方面：本专利技术提供一种多元合金化的镁合金，包含组分及重量百分比为：Y1.8~3.5%，Gd1.0~2.4%，Nd0.5~1.0%，Zr0.3~1.0%，Mg为余量，杂质元素Fe、Si、Cu、Ni、Al的总重量百分比小于0.2%。第二方面，本专利技术提供一种所述镁合金的构件制造方法，所述制造方法具体包含如下步骤。预处理：按重量百分比称取镁、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁钕中间合金、镁锆中间合金，预热。熔炼浇注：将预处理后的原材料均匀混合，熔炼，经覆盖、精炼处理后浇注，得到铸锭；均匀化热处理：对所述铸锭在一定温度下保温一段时间。热变形加工：对所述铸锭在一定温度下进行热变形加工，得到锻件、型材或板材。时效处理：对所述锻件、型材或板材在一定温度下保温一段时间。优选地，预处理的步骤中，所述预热的温度为200℃，时间8小时。优选地，熔炼浇注的步骤中，所述覆盖采用的覆盖剂为JDMF，所述精炼采用的精炼剂为RJ6，所述的浇注温度为660~700℃。优选地，均匀化热处理的步骤中，所述的保温条件为390~450℃下12~36小时。优选地，热变形加工步骤中，加工工艺可以是锻造、挤压或轧制，所述的热变形温度为320~410℃，总变形量为75%~99%。优选地，时效处理步骤中，所述的保温条件为150~190℃下40~120小时。与现有技术相比，本专利技术的镁合金，在具备优秀的坯锭制备和热塑性成形工艺性的同时，加工强化和时效硬化能力较强，是制造大型高性能镁合金构件的理想材料；锻件可实现大型化和复杂结构，型材可实现大型复杂截面，板材可实现大幅宽，且构件的室温、高温综合强韧性良好。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1。制造重量百分比为Mg-1.8%Y-1.0%Gd-0.5%Nd-0.3%Zr的镁合金及其构件，Mg为余量，杂质元素Fe、Si、Cu、Ni、Al的总重量百分比小于0.2%。包括以下步骤：预处理步骤：按重量百分比称取镁、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁钕中间合金、镁锆中间合金，在200℃下预热8小时。熔炼浇注步骤：推荐采用坩埚电阻炉熔炼，加入覆盖剂JDMF进行覆盖、精炼剂RJ6进行精炼处理，使各合金成分均匀混合，去除夹杂物，在660℃浇注，得到铸锭。均匀化热处理步骤：在390℃对铸锭进行均匀化热处理，处理时间为36小时。热变形加工步骤：在320℃对铸锭进行锻造加工，锻造后进行轧制加工，总变形量为99%，得到板材。时效处理步骤：在150℃下对锻件进行时效处理，处理时间为120小时。本实施例的镁合金材料可制备大直径的半连续铸锭，并进行极大变形量的热塑性成形，从而制造得到大幅宽、性能良好的板材，力学性能可达到Rm≥260MPa，A≥10%，同时在150~200℃具备一定的热强度。实施例2。制造重量百分比为Mg-2.7%Y-1.7%Gd-0.7%Nd-0.6Zr的镁合金及其构件，Mg为余量，杂质元素Fe、Si、Cu、Ni、Al的总重量百分比小于0.2%。包括以下步骤：预处理步骤：按重量百分比称取镁、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁钕中间合金、镁锆中间合金，在200℃下预热8小时。熔炼浇注步骤：推荐采用坩埚电阻炉熔炼，加入覆盖剂JDMF进行覆盖、精炼剂RJ6进行精炼处理，使各合金成分均匀混合，去除夹杂物，在680℃浇注，得到铸锭。均匀化热处理步骤：在420℃对铸锭进行均匀化热处理，处理时间为24小时。热变形加工步骤：在360℃对铸锭进行锻造加工，总变形量为87%，得到锻件。时效处理步骤：在170℃下对锻件进行时效处理，处理时间为80小时。本实施例的镁合金材料可制备大直径的，并进行大变形量的热塑性成形，从而可制造得到性能良好的大型锻件，力学性能可达到Rm≥310MPa，A≥6%，同时在150~200℃具备一定的热强度。实施例3。制造重量百分比为Mg-3.5%Y-2.4%Gd-1.0%Nd-1.0%Zr的镁合金及其构件，Mg为余量，杂质元素Fe、Si、Cu、Ni、Al的总重量百分比小于0.2%。包括以下步骤：预处理步骤：按重量百分比称取镁、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁钕中间合金、镁锆中间合金，在200℃下预热8小时。熔炼浇注步骤：推荐采用坩埚电阻炉熔炼，加入覆盖剂JDMF进行覆盖、精炼剂RJ6进行精炼处理，使各合金成分均匀混合，去除夹杂物，在700℃浇注，得到铸锭。均匀化热处理步骤：在450℃对铸锭进行均匀化热处理，处理时间为12小时。热变形加工步骤：在410℃对铸锭进行挤压加工，总变形量为75%，得到挤压型材。时效处理步骤：在190℃下对挤压型材进行时效处理，处理时间为40小时。本实施例的镁合金材料可制备大直径的，并进行较大变形量的热塑性成形，从而可制造得到性能优秀的挤压型材，力学性能可达到Rm≥350MPa，A≥4%，同时在200~250℃具备一定的热强度。对比例1。本对比例是实施例1的对比例，与实施例1不同之处仅在所述镁合金稀土合金元素不同，重量百分比为Mg-6.5%Y-5.5%Gd-3.5%Nd-0.6%Zr。本对比例镁合金容易在铸锭中形成偏析，制备大型半连续铸锭时容易开裂，且热塑性变形难度较高，只适合挤压，锻造、轧制时也容易开裂。对比例2。本对比例是实施例2的对比例，与实施例2不同之处仅在所述镁合金合金成分重量百分比为Mg-1.5%Y-0.2%Zr。本对比例镁合金制造易于制备和塑性成形，但制造的构件强度过低，只能达到Rm≥140MPa。对比例3。本对比例是实施例3的对比例，与实施例3不同之处仅在所述镁合金的均匀化热处理条件为550℃下1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种易于制备和塑性成形的镁合金，其特征在于，包含组分及重量百分比为：Y1.8~3.5%，Gd1.0~2.4%， Nd0.5~1.0%，Zr0.3~1.0%，Mg为余量，杂质元素Fe、Si、Cu、Ni、Al的总重量百分比小于0.2%。

【技术特征摘要】
1.一种易于制备和塑性成形的镁合金，其特征在于，包含组分及重量百分比为：Y1.8~3.5%，Gd1.0~2.4%，Nd0.5~1.0%，Zr0.3~1.0%，Mg为余量，杂质元素Fe、Si、Cu、Ni、Al的总重量百分比小于0.2%。2.一种权利要求1所述易于制备和塑性成形的镁合金的构件制造方法，其特征在于，所属制造方法包含如下步骤：预处理：按重量百分比称取镁、镁钇中间合金、镁钆中间合金、镁钕中间合金、镁锆中间合金，预热；熔炼浇注：将预处理后的金属材料均匀混合，熔炼，经覆盖、精炼处理后浇注，得到铸锭；均匀化热处理：对所述铸锭在一定温度下保温一段时间；热变形加工：对所述铸锭在一定温度下进行热变形加工，得到锻件、型材或板材；时效处理：对所述锻件、型材或板材在一定温度下保温一段时间。3.根据权利要求2所述的易于制备和塑性成形的镁合金的构件制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖旅，
申请(专利权)人：肖旅，
类型：发明
国别省市：上海;31