本发明专利技术公开了一种均匀弥散分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金，是Mg‑Zn‑Y合金，其中Mg：89wt.％～93wt.％,Zn:6wt.％～8wt.％,Y:1wt.％～3wt.％。还公开了其制备方法。本发明专利技术提供的均匀弥散分布粒状准晶和棒状β1′相的时效强化合金，是在制备铸态Mg‑Zn‑Y合金的基础上，进行高压作用下的固溶处理及效处理后得到的。在镁基体上均匀弥散分布着高密度、尺寸约为10nm的粒状准晶和β1′‑MgZn2沉淀析出相，从而使得合金在200℃时效时具有较高的峰值时效硬度，达到105HV。合金可在200℃条件下进行长期时效处理，具有较好的热稳定性。本发明专利技术制备方法，步骤简单，易操作，条件易控制实现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金及制备方法，具体属于合金
技术介绍
镁合金具有优良导电性、导热性、电磁屏蔽性能和高的比强度、比刚度、减震性等特点，是目前实际应用最轻的金属结构材料，在航空航天、汽车和3C(计算机、通信及消费电子产品)等行业具有广阔的应用前景。然而，镁合金由于强度较低、韧性差、塑性加工困难、高温蠕变性能差等问题，限制了其在工业上的进一步应用。因此，通过各种制备技术来提高镁合金力学性能，扩大镁合金应用范围是镁合金
研发的重点。自1984年美国国家标准局(NBS)谢切曼(D.shechtman)等人在急冷的Al-Mn合金中首次发现准晶以来，在铝基、镁基及其它合金中相继发现了很多种准晶。1993年，我国北京航空材料研究所的罗治平等人首先确定了Mg-Zn-Y合金中的Mg3Zn6Y三元相为二十面体准晶，并对Mg-Zn-RE系准晶进行了大量的研究工作。准晶相因具有独特的原子排列结构，使其具有优异的机械性能和物理性能，如高强度、低摩擦系数、低热导率、低电导率、抗氧化、耐腐蚀等。研究表明，时效强化是镁合金最主要的强化方法之一，而作为增强相的准晶形貌、大小、数量和分布对镁基合金的性能起着重要的影响。现有技术中，CN 101705405 A公开了镁基球形准晶中间合金及其制备方法，采用控制冷却速率的方法制备了Mg-Zn-Y-Mn-Cu五元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为(wt.％)：Mg 55.0～65.0％,Zn 30.0～40.0％,Y 2.5～5.5％,Mn 0.10～1.50％,Cu 0.10～0.50％。制备的球形准晶直径为2～7μm，体积占总体积的35～45％。CN 101705406 A公开了镁基球形准晶中间合金及其制备方法，采用控制冷却速率的方法制备了Mg-Zn-Y-C四元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为(wt.％)：Mg 55.0～65.0％,Zn 30.0～40.0％,Y 2.5～5.5％,C 0.10～0.50％。制备的球形准晶直径为2～7μm，体积占总体积的40～48％。CN101705407 A公开了镁基球形准晶中间合金及其制法，采用控制冷却速率的方法制备了Mg-Zn-Y-Ti四元镁基二十面体球形准晶中间合金，其化学成分为(wt.％)：Mg 55.0～65.0％,Zn 30.0～40.0％,Y 2.5～5.5％,Ti 0.10～0.50％。制备的球形准晶直径为6～10μm，体积占总体积的30～40％。CN102212727A公开了一种自生准晶增强Mg-Zn-Y合金及熔炼方法，采用在熔体中加入Al-Ti-C的方法制备了自生准晶增强Mg-Zn-Y合金，其化学成分为(wt.％)：Zn 3.0～10.0％,Y 0.5～3.0％,Al-Ti-C 0.05～1.0％。ZL 201210239762.8公开了一种具有超细凝固组织的准晶
增强Mg-Zn-Y合金及其制备方法，采用CS-1B型高压六面顶压设备制备了含有自生准晶的细晶Mg-Zn-Y合金，其化学成为(wt.％)：Zn 6.0～10.0％,Y 1.0～3.0％。上述专利主要是在普通凝固和快速凝固条件下制得的镁基球形准晶中间合金，其所制备出的二十面体准晶相尺度均为μm级，而关于准晶尺度在nm级别的报道很少。具有在镁基体上均匀弥散分布着粒状准晶和棒状β′1-MgZn2相的时效强化Mg-Zn-Y合金，尚未见于相关报道中。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种时效强化镁合金，其上均匀分布粒状准晶和棒状相，制备方法简单易操作。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金，所述时效强化合金是Mg-Zn-Y合金，其中Mg：89wt.％～93wt.％,Zn:6wt.％～8wt.％,Y:1wt.％～3wt.％。前述均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金中，在镁基体上均匀、弥散分布棒状β′1-MgZn2和粒状二十面体准晶相；Zn元素在镁基体中的固溶度>6wt.％，有利于时效相析出量增多。均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，包括以下步骤：S1、铸态Mg-Zn-Y合金材料的制备；S2、高压固溶处理；S3、等温时效处理。前述均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，具体包括以下步骤：S1、铸态Mg-Zn-Y合金材料的制备：S1.1、称取镁锭、锌锭和Mg-30Y中间合金(其中Y：30wt.％)，进行预热烘烤，备用；S1.2、在坩埚电阻炉中将坩埚温度升至前期温度时，向坩埚中加入S1.1中处理后的镁锭和锌锭，通入保护气体，继续升温至镁锭和锌锭熔化，再加入S1.1中处理后的Mg-30Y中间合金，至Mg-30Y中间合金熔化后搅拌2～5分钟，搅拌完成后在设定温度下保温10～15分钟，随后升温静置3～5分钟，使成分进一步均匀化，撇去溶液表面浮渣，再浇注于金属模中，得到铸态Mg-Zn-Y合金；S2、高压固溶处理：取S1中得到的铸态Mg-Zn-Y合金，设定预设压力和预设温度，在预设温度和预设压力下进行保温保压20分钟，随后在保压条件下快速冷却至室温，得到固溶处理后的Mg-Zn-Y合金；其中Zn在镁基体中固溶度＞6wt.％，且Zn元素偏析度小；S3、等温时效处理：将S2中经过固溶处理后的Mg-Zn-Y合金在200℃进行8～12h等温时效处理，即得。前述均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，步骤S1.1中，称取的镁锭、锌锭和Mg-30Y中间合金的质量比为：89～93︰6～8︰3～9。前述均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，步骤S1.1中，预热烘烤是在200℃下进行预热烘烤。前述均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，步骤S1.2中，前期温度为350℃～400℃，设定温度为750℃～780℃，升温静置是升温至790℃～820℃静置。前述均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，步骤S1.2中，保护气体为CO2/SF6混合气体。前述均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，步骤S2中，预设压力为2～6GPa，预设温度为600℃～900℃。前述均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，步骤S2中，采用CS-1B型高压六面顶压机进行固溶处理，试样尺寸为Ф6х8mm。本专利技术通过制备铸态Mg-Zn-Y合金并对其进行高压作用下固溶处理和时效处理，从而获得在α-Mg基体上均匀、弥散分布着密度较高的粒状准晶相和棒状β′1-MgZn2时效沉淀析出相的时效强化合金。以本专利技术制备的Mg-7.28Zn-2.88Y合金为例，本专利技术中进行固溶处理，是在GPa级高压作用下进行的，通过控制加热压力、固溶温度，获得所需合金材料。施加压力对Zn在镁基体中固溶度有着极大的影响：在GPa级高压作用下固溶处理时，在一定压力范围内，Zn在基体中的固溶度随压力增加而增高，所以本专利技术中采用在GPa级高压作用下固溶，Zn在基体中的固溶度较常压下大幅度升高。在高压作用下进行固溶处理时，固溶温度对Zn在镁基体中固溶度也存在很大影响，如图1所示。固溶温度较低时，不但Zn在基体中溶解度较小，而且Zn的偏析本文档来自技高网...
【技术保护点】
均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金，其特征在于：所述时效强化合金是Mg‑Zn‑Y合金，其中Mg：89wt.％～93wt.％,Zn:6wt.％～8wt.％,Y:1wt.％～3wt.％。
【技术特征摘要】
1.均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金，其特征在于：所述时效强化合金是Mg-Zn-Y合金，其中Mg：89wt.％～93wt.％,Zn:6wt.％～8wt.％,Y:1wt.％～3wt.％。2.根据权利要求1所述的均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金，其特征在于：所述合金中，在镁基体上均匀、弥散分布棒状β′1-MgZn2和粒状二十面体准晶相，Zn元素在镁基体中的固溶度>6wt.％。3.如权利要求1或2所述的均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、铸态Mg-Zn-Y合金材料的制备；S2、高压固溶处理；S3、等温时效处理。4.根据权利要求3所述的均匀分布粒状准晶和棒状相的时效强化镁合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、铸态Mg-Zn-Y合金材料的制备：S1.1、称取镁锭、锌锭和Mg-30Y中间合金，进行预热烘烤，备用；S1.2、在坩埚电阻炉中将坩埚温度升至前期温度时，加入S1.1中处理后的镁锭和锌锭，通入保护气体，继续升温至镁锭和锌锭熔化，再加入S1.1中处理后的Mg-30Y中间合金，至Mg-30Y中间合金熔化后搅拌2～5分钟，搅拌完成后在设定温度下保温10～15分钟，随后升温静置3～5分钟，再浇注于金属模中，得到铸态Mg-Zn-Y合金；S2、高压固溶处理：取S1中得到的铸态Mg-Zn-Y合金，设定预设压力和预设温度，在预设温度和预设...
【专利技术属性】
技术研发人员：林小娉，董允，樊志斌，李博，王林，徐高鹏，王怡，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北;13
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