本发明专利技术涉及轻金属材料技术领域，具体涉及一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材及其制备方法。所述变形镁合金板材由如下质量百分比组分组成：Al 3.0～5.0%、Mn 0.3～0.6%、Y 0.1～0.9%、Ca 0.1～0.8%、Zn 0.1～0.5%，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3%。本发明专利技术所制备的镁合金板材在室温下具有高塑性、低各向异性，基面织构强度明显弱化，综合力学性能良好。
【技术实现步骤摘要】
一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材及其制备方法
本专利技术涉及轻金属材料
，具体涉及一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材及其制备方法。
技术介绍
镁合金作为“21世纪绿色工程材料”，以其密度小、比强度高、消震性好、易回收等一系列优点广受航空航天、汽车及3C电子产业的青睐。近年来，随着科技的发展、产业转型升级的加速，各行业对高性能变形镁合金板材的需求量日益剧增。现有的商用变形镁合板材(如AZ31)，在成形过程中易产生较强的基面织构，导致其室温塑性较差(一般为15％～20％)、各向异性大，而合金的二次加工需在较高温度下(一般为225℃以上)进行，这大大降低了生产效率，提高了生产成本。因此，开发室温下具有高塑性、低各向异性的变形镁合金板材对提高其二次加工的生产效率、扩大镁合金板材在各行业的应用范围具有重要的意义。现有技术中也公开了一些相应的技术方案，如公开号为CN102876948A的中国专利技术专利，该专利涉及一种低各向异性镁合金材料及其制备方法，其中：“镁合金的各组分及质量百分比为：2.5～3.5％Al、0.7～1.3％Zn、0.2～0.8％Mn、1％Li、0.3％Al-5Ti-1B，其余为Mg和不可避的杂质，杂质总含量≤0.3％。”该合金通过添加Li元素降低了滑移系的启动能，使得该滑移系在室温下开动，从而降低了合金的各向异性。但是，该合金在室温下塑性较低(≤23％)，导致其二次加工性能较差，另外，Li元素的加入加快了合金的腐蚀速率，大大降低了合金的室温抗氧化能力，因此，该技术方案所制备的合金无法满足多数工程构件对镁合金材料的基本要求，更无法应用于较高温度环境。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材及其制备方法，本专利技术所制备的镁合金板材在室温下具有高塑性、低各向异性，基面织构强度明显弱化，综合力学性能良好。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材，由如下质量百分比组分组成：Al3.0～5.0％、Mn0.3～0.6％、Y0.1～0.9％、Ca0.1～0.8％、Zn0.1～0.5％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。优选的，由如下质量百分比组分组成：Al3.0％、Mn0.3％、Y0.1％、Ca0.1％、Zn0.1％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。优选的，由如下质量百分比组分组成：Al4.0％、Mn0.5％、Y0.9％、Ca0.5％、Zn0.3％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。优选的，由如下质量百分比组分组成：Al5.0％、Mn0.6％、Y0.6％、Ca0.8％、Zn0.5％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。优选的，由如下质量百分比组分组成：Al5.0％、Mn0.4％、Y0.5％、Ca0.6％、Zn0.4％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。上述的高塑性、低各向异性变形镁合金板材的制备方法，其特征在于步骤如下：按相应配比取各原料一)熔炼：①将坩埚置于电阻炉中，升温至400～500℃，通入保护气体10～30min后，加入纯镁并将电阻炉升温至700～740℃后保温20-60min，待纯镁完全熔化，加入预热后的纯铝，保温10～20min，待纯铝完全熔化后，搅拌扒渣；②将电阻炉升温至740～760℃，加入预热后的Mg-Mn、Mg-Ca和Mg-Y中间合金，待中间合金完全熔化后，搅拌扒渣；③将电阻炉降温至700～740℃，加入预热后的纯锌并保温5～20min，待纯锌完全熔化后，搅拌扒渣；④将步骤③所得合金液在680～720℃静置10～30min，然后浇注至预热好的金属型模具中制得铸锭；二)轧制：①轧制前将铸锭在380～450℃保温16～24h进行均匀化处理，初轧前铸锭厚度为5～30mm；②将均匀化处理后的坯料在350～450℃之间进行轧制，每道次压下量为10～50％，每轧制1～5道次后进行中间退火，退火温度为轧制温度，退火时间为5～60min，轧制速度为10～30m/min，总压下量为85～95％，终轧板材厚度为1～2mm；③将轧制后的合金板材在250～350℃保温0.5～16h进行退火处理，即得所述高塑性、低各向异性变形镁合金板材。优选的，所述熔炼步骤中，所述的保护气体为SF6和CO2的混合气体，其中SF6的体积分数为1％，其余为CO2。优选的，所述熔炼步骤中，所述Mg-Mn、Mg-Ca和Mg-Y中间合金分别为Mg-15Mn、Mg-30Ca和Mg-30Y中间合金。优选的，所述熔炼步骤中，所述纯铝、纯锌和中间合金的预热温度为200～300℃。优选的，所述轧制步骤中，轧制前将铸锭在400～430℃保温20～24h进行均匀化处理，初轧前铸锭厚度为5～20mm。优选的，所述轧制步骤中，将均匀化处理后的坯料在380～420℃之间进行轧制，每道次压下量为15～30％，每轧制2～4道次后进行中间退火，退火温度为轧制温度，退火时间为5～30min，轧制速度为10～20m/min，总压下量为85～95％，终轧板材厚度为1～2mm；将轧制后的合金板材在300～350℃保温1～6h进行退火处理。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1)本专利技术所述的镁合金为Mg-Al系变形镁合金，其中Al含量较低，相对于大含量组分铝的镁合金而言，本专利技术所述的合金板材更易于轧制变形，这就使得合金中的晶粒在轧制过程中更容易破碎，细晶强化效果明显，能够显著提高合金的整体力学性能，同时微合金化元素Mn、Zn、Ca、Y的总含量≤3％，生产成本降低。2)本专利技术中的Mn和Y组分，可以在熔融过程中，与Al形成少量高熔点的颗粒状Al-Mn相和Al-Y相。在Mg-Al系合金中，其铸态组织由Mg基体相和β-Mg17Al12相(硬脆相或强化相)组成，由于β-Mg17Al12相容易以离异共晶的方式沿晶界呈网状析出，所以难以钉轧晶界，进而造成Mg-Al系合金的力学性能下降。而本专利技术所述的Mg-Al系变形合金在合金均匀化过程中，β-Mg17Al12相完全溶于Mg基体，而Al-Mn相和Al-Y相由于熔点较高而无法固溶，这些高熔点相能够在后续轧制变形过程中钉轧晶界，阻碍位错运动，抑制晶粒的长大，从而提高合金的力学性能。3)本专利技术中的Ca元素含量范围为0.1～0.8wt％，该范围内的Ca主要固溶于Mg基体，未与合金中的其他元素形成含Ca第二相，固溶的Ca易偏聚在固液界面处，使合金液产生成分过冷，成分过冷可导致枝晶尖端曲率半径减小，从而使枝晶生长速度增大，二次枝晶臂间距减小，晶粒显著细化且网状β-Mg17Al12相形貌显著改善，使得合金板材在后续轧制过程中具有良好的成形性能；而当Ca含量>0.8％时，合金中会生成沿晶界呈层片状分布的高熔点脆硬相Al2Ca，该合金相会对轧制过程中板材的成形性能产生不利影响，进而影响板材的力学性能。4)本专利技术中的Zn元素的含量范围为0.1～0.5wt％Zn，Zn含量过高会影响合金的加工成形性能，该含量范围内的Zn主要固溶于基体中，对合金的轧制变形无不利影响，并且在轧制过程中，该含量范围内的Zn元素与合金中Ca元素的交互作用可促使基极向TD方向偏转，从而有利于锥面滑移系的开动，使合金板本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材，其特征在于，由如下质量百分比组分组成：Al 3.0～5.0％、Mn 0.3～0.6％、Y 0.1～0.9％、Ca 0.1～0.8％、Zn 0.1～0.5％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。
【技术特征摘要】
1.一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材，其特征在于，由如下质量百分比组分组成：Al3.0～5.0％、Mn0.3～0.6％、Y0.1～0.9％、Ca0.1～0.8％、Zn0.1～0.5％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。2.如权利要求1所述的高塑性、低各向异性变形镁合金板材，其特征在于，由如下质量百分比组分组成：Al3.0％、Mn0.3％、Y0.1％、Ca0.1％、Zn0.1％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。3.如权利要求1所述的高塑性、低各向异性变形镁合金板材，其特征在于，由如下质量百分比组分组成：Al4.0％、Mn0.5％、Y0.9％、Ca0.5％、Zn0.3％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。4.如权利要求1所述的高塑性、低各向异性变形镁合金板材，其特征在于，由如下质量百分比组分组成：Al5.0％、Mn0.6％、Y0.6％、Ca0.8％、Zn0.5％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。5.如权利要求1所述的高塑性、低各向异性变形镁合金板材，其特征在于，由如下质量百分比组分组成：Al5.0％、Mn0.4％、Y0.5％、Ca0.6％、Zn0.4％，余量为Mg以及不可避免的杂质，杂质含量≤0.3％。6.权利要求1-5任一所述的高塑性、低各向异性变形镁合金板材的制备方法，其特征在于步骤如下：按相应配比取各原料一)熔炼：①将坩埚置于保护气体环境中升温至400～500℃，加入纯镁并在700～740℃下使其完全熔化，加入预热后的纯铝，待纯铝完全熔化后，搅拌扒渣；②将坩埚升温至740～760℃，加入预热后的Mg-Mn、Mg-Ca和Mg-Y中间合金，待中间合金完全熔化后，搅拌扒渣；③将坩埚降温至700～740℃，加入预热后的纯锌，待纯锌完全熔化后，搅拌扒渣；④将步骤③所得...
【专利技术属性】
技术研发人员：董祥雷，赵红亮，华云筱，董亚光，翁康荣，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41
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