一种含稀土钇的室温高塑性镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含稀土钇的室温高塑性镁合金及其制备方法，属于合金技术领域，该镁合金按质量百分比计，由如下组分组成：Sn 0.2‑0.3％；Y 0.6‑1.4％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。通过控制镁合金中Sn、Y的含量，保证最终制备的镁合金微观组织均匀且晶粒尺寸较小，基面织构转化为稀土织构，促性非基面滑移开启，表现出高塑性，使镁合金的延伸率高达38％，并且塑性的提升并没有牺牲强度，反而提高了合金的抗拉强度。另外，制备该镁合金时所使用的原料成本低，只需加入少量的稀土元素，就能显著改变镁合金的塑性，且其制备方法简单，只需进行一次传统挤压，并不需要复杂的加工工艺，可移植性强，便于在工业中实现。

Room temperature high plasticity magnesium alloy containing rare earth yttrium and preparation method thereof

The invention relates to a room temperature high plasticity magnesium alloy containing rare earth yttrium and a preparation method thereof, belonging to the alloy technical field. The magnesium alloy is composed of the following components according to the mass percentage: Sn 0.2_0.3%; Y 0.6_1.4%; unavoidable impurities < 0.15%; and residual magnesium. By controlling the content of Sn and Y in the magnesium alloy, the microstructure of the final magnesium alloy is uniform and the grain size is small. The basic texture is transformed into RE texture, and the non-basic slip opening is accelerated. The ductility of the magnesium alloy is as high as 38%. The increase of plasticity does not sacrifice strength, but increases. The tensile strength of the alloy. In addition, the raw material used in the preparation of the magnesium alloy is low cost, only a small amount of rare earth elements can significantly change the plasticity of magnesium alloy, and its preparation method is simple, only a traditional extrusion, does not require complex processing technology, portability is strong, easy to achieve in industry.

【技术实现步骤摘要】
一种含稀土钇的室温高塑性镁合金及其制备方法
本专利技术属于合金
，具体涉及一种含稀土钇的室温高塑性镁合金及其制备方法。
技术介绍
随着环境问题越来越明显，交通运输行业对控制二氧化碳排放和提高燃料利用率越来越重视。而镁合金密度小，比强度以及比刚度高，阻尼性能好，电磁屏蔽能力强等特点特别符合关于汽车轻量化的要求，所以在将来镁合金势必替代铝合金成为第二大结构材料。然而只有少量的铸造镁合金能够投入商业使用，因为低成形性和昂贵的加工成本，很少有变形镁合金能跟铝合金媲美。如最常见的镁合金是Mg–Al系和Mg–Zn系，Mg–Al系因为Mg17Al12限制了它们在室温下的性能；Mg–Zn系因为Zn在Mg中的固溶度低导致没有明显的时效硬化效果从而限制了它们的应用。所以如果想要镁合金能够成为铝合金或钢的替代品，那么在强度和延展性上还需要进一步的改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种含稀土钇的室温高塑性镁合金；目的之二在于提供一种含稀土钇的室温高塑性镁合金的制备方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种含稀土钇的室温高塑性镁合金，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.2-0.3％；Y0.6-1.4％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。优选的，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.2％；Y0.65％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。优选的，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.21％；Y1.1％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。优选的，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.29％；Y1.36％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。2、所述的一种含稀土钇的室温高塑性镁合金的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)熔炼：在保护气氛下，将纯镁锭加热到670-700℃，待所述纯镁锭全部熔化后打渣，然后升温至710-730℃，加入纯锡锭和镁钇中间合金，充分搅拌熔炼，于710-730℃下保温20-30min后得到镁合金熔液；(2)铸造：将步骤(1)中得到的镁合金熔液打渣后浇注成型，空冷后得铸锭；(3)机加工：将步骤(2)中得到的铸锭锯切、车皮后备用；(4)均匀化处理；(5)挤压。优选的，步骤(1)中，所述保护气氛为CO2和SF6按体积比99：1形成的混合气体。优选的，步骤(1)中，所述镁钇中间合金钇的质量百分比为28-30％。优选的，步骤(4)中，所述均匀化处理具体为在380-400℃下保温12-24h。优选的，步骤(5)中，所述挤压具体为：将挤压模具及经步骤(4)处理的铸锭在380-400℃下预热1-2h后，在挤压温度为360-400℃，挤压速度为1-4m·min-1，挤压比为20-55:1条件下进行。本专利技术提供了一种含稀土钇的室温高塑性镁合金及其制备方法，通过向镁合金中加入Sn、Y元素并同时控制两种元素的含量，保证最终制备的镁合金微观组织均匀且晶粒尺寸较小，基面织构转化为稀土织构，促进非基面滑移开启，表现出高塑性，使镁合金的延伸率高达38％，并且塑性的提升并没有牺牲强度，反而提高了合金的抗拉强度。其中，Y元素有两方面作用，一是与Sn形成Sn3Y5、MgSnY第二相，在热变形动态再结晶过程中第二相钉扎晶界，细化晶粒；二是使再结晶晶粒发生偏转，形成稀土织构，使合金基面织构弱化，促进非基面滑移开启。较弱的基面织构决定了板材有着一定数量非基面取向的晶粒，在沿着挤压方向进行拉伸时，非基面取向的晶粒发生基面滑移的施密特因子较大，因此在第一变形阶段基面滑移最容易开启。随着应变的增加，基面滑移的SF下降，锥面和柱面的SF增加，所以在变形后期非基面滑移容易激活。且基面滑移以及拉伸力偶导致晶粒发生转动，非基面取向的晶粒也因基面滑移转至基面，此时晶粒取向不利于基面滑移，另外Y的添加，降低了镁的堆垛层错能，然后促进非基面滑移的开启，可以协调C轴方向的应变。若Sn和Y的添加量过少，形成的第二相较少，且分布不均匀，挤压后沿挤压方向呈流线分布，没有有效钉扎晶界，阻碍再结晶晶粒长大的效果，也没有弥散强化的效果，从而使最终制备的合金综合性能不好。若是Sn和Y的含量增多，则形成更多、更粗大的第二相，粗大的第二相常以本身的断裂，或者颗粒与基体间的脱开作为诱发微孔的地点，从而降低塑形应变，以致断裂。将Sn用量设定为0.2-0.3％，Y用量设定为0.6-1.4％，可以保证最终制备的合金中第二相分布均匀，且不会明显粗化，保证合金具有优异的塑性。另外，制备该镁合金时所使用的原料成本低，只需加入少量的稀土元素，就能显著改变镁合金的塑性，且其制备方法简单，只需进行一次传统挤压，并不需要复杂的加工工艺，所使用的熔炼炉、挤压机均为常规通用设备，可移植性强，便于在工业中实现。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为对比实施例中制备的镁合金板材和实施例1、2及3中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材的光学显微组织图；图2为对比实施例中制备的镁合金板材和实施例1、2及3中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材扫描显微组织图；图3为对比实施例中制备的镁合金板材和实施例1、2及3中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材的XRD图；图4为对比实施例中制备的镁合金板材和实施例1、2及3中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材的真实应力应变曲线图。图1中，a、b、c、d依次为对比实施例中制备的镁合金板材和实施例1、2及3中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材的光学显微组织图；图2中，a、b为对比实施例中制备的镁合金板材不同倍数下的扫描显微组织图；c、d为实施例1中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材不同倍数下的扫描显微组织图；e、f为实施例2中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材不同倍数下的扫描显微组织图；g、h为实施例3中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材不同倍数下的扫描显微组织图；图3中，a、b、c、d依次为对比实施例中制备的镁合金板材和实施例1、2及3中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材的XRD图；图4中，a、b、c、d依次为对比实施例中制备的镁合金板材和实施例1、2及3中制备的含稀土钇的室温高塑性镁合金板材的真实应力应变曲线图。具体实施方式下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。对比实施例一种含稀土钇的室温高塑性镁合金，按质量百分比计，该镁合金由如下组分组成：Sn0.11％；Y0.35％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。该含稀土钇的室温高塑性镁合金的制备方法如下：(1)熔炼：在CO2和SF6按体积比99：1形成的混合气体下，将纯镁锭加热到670℃，待所述纯镁锭全部熔化后打渣，然后升温至710℃，加入纯锡锭和镁钇中间合金，充分搅拌熔炼，于710℃下保温20min后得到镁合金熔液，其中镁钇中间合金中钇的质量百分比为30％；(2)铸造：将步骤(1)中得到的镁合金熔液打渣后浇注成型，空冷后得铸锭；(3)机加工：将步骤(2)中得到的铸锭锯切、车皮至直径为70mm，高为60mm的锭子备用；(4)均匀化处理：将经步骤(3)处理后的铸锭在380℃下保温12h。(5)挤压：将挤压模具及经步骤(4)处理的铸锭在380℃下预热1h后，在挤压温度为380℃，挤压速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含稀土钇的室温高塑性镁合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn 0.2‑0.3％；Y 0.6‑1.4％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。

【技术特征摘要】
1.一种含稀土钇的室温高塑性镁合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.2-0.3％；Y0.6-1.4％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。2.如权利要求1所述的一种含稀土钇的室温高塑性镁合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.2％；Y0.65％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。3.如权利要求1所述的一种含稀土钇的室温高塑性镁合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.21％；Y1.1％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。4.如权利要求1所述的一种含稀土钇的室温高塑性镁合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.29％；Y1.36％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。5.权利要求1-4任一项所述的一种含稀土钇的室温高塑性镁合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)熔炼：在保护气氛下，将纯镁锭加热到670-700℃，待所述纯镁锭...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋斌，沈亚群，潘复生，王庆航，赵俊，罗永欢，宋江凤，黄光胜，张丁非，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50