时效热处理型高强度镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强度镁合金，其特征在于，包含1～10重量％的铝(Al)、大于0小于等于6重量％的锡(Sn)、大于0小于等于6重量％的锌(Zn)、大于0小于等于1重量％的锰(Mn)、大于0.01重量％小于等于0.1重量％的钠(Na)以及余量的镁(Mg)和不可避免的杂质，铝(Al)、锡(Sn)和锌(Zn)的重量％之和为12％以下，最终组织是在α‑Mg基质的基底面上形成的Mg17Al12析出物的边缘尖端形成Mg2Sn析出物的组织。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】时效热处理型高强度镁合金及其制备方法
本专利技术涉及一种镁合金及其制备方法，更具体而言，涉及一种时效热处理型高强度镁合金及其制备方法。
技术介绍
析出强化是适合铸造产品的强化方法。用于获得析出强化的典型合金元素是Al、Sn、Zn、Ca、Nd等。其中，锡(Sn)在共晶(eutectic)温度与室温下具有最大的溶解度差异，因此与其它合金元素相比，具有能够获得相当大的析出强化。对Mg-Sn基合金的析出强化已经进行了各种研究。艾沙耶德(Elsayed)等曾报道，混合添加Al和Zn提高Mg-Sn合金的时效硬化反应。TAZ1031合金中时效硬化反应增强的原因虽然在于Mg2Sn析出物的精制，但该研究中忽略了Mg17Al12析出物的效果。Mg-Sn基合金的硬度值远高于Mg-Al基合金的硬度值，但达到Mg-Sn基合金最大硬度所需的时效时间与Mg-Al基合金相比，为长10倍的时间的200小时以上。已知钠(Na)提高Mg-Sn基合金的析出反应。根据艾沙耶德(Elsayed)[1]，钠不仅对Mg2Sn析出物的精制，而且对析出动力学(precipitationkinetics)的提高也有相当大的影响。另一方面，门德斯(Mendis)等曾报道，由于Al和Na之间存在分离的倾向，钠的添加不会影响Mg-Al-Zn合金体系的析出行为。到目前为止，普遍认为添加钠只能对Mg-Sn基合金中的Mg2Sn析出物进行精制，但在Mg-Al-Zn基合金中Mg17Al12的精制中不起作用。与Mg-Sn基合金相比，对于Al含量高、可铸性优异而更实用的Mg-Al-Sn基合金的析出行为几乎没有被研究。Mg-Al-Sn基合金含有两种不同的第二相，即含有以Mg17Al12作为主要第二相，以Mg2Sn作为次要第二相的析出物，对于它们在人工时效处理过程中的析出行为，两种不同类型析出物之间的析出顺序和关系，尚未完全了解。此外，没有关于钠对Mg-Al-Sn基合金中Mg17Al12和Mg2Sn析出物形成的影响的信息。现有技术文献有[1].F.R.Elsayed,T.T.Sasaki,C.L.Mendis,T.Ohkubo和K.Hono材料快报(ScriptaMaterialia)68(2013)797-800和[2].C.L.Mendis,C.J.Bettles,M.A.Gibson,S.Gorsse和C.RHutchinson哲学杂志快报(PhilosophicalMagazineLetters)86(2006)443-456等。
技术实现思路
技术问题本专利技术是为了解决包括上述问题的诸多问题而完成的，其目的在于提供一种高强度镁合金及其制备方法，其通过调整在人工时效处理过程中生成的析出物的尺寸和分布，能够使Mg-Al-Sn基合金的强化效果达到最大化。但是，这些问题是示例性的，并不限制本专利技术的范围。解决问题的技术手段本专利技术的一观点，提供一种时效热处理型高强度镁合金。所述高强度镁合金由1～10重量％的铝(Al)、大于0小于等于6重量％的锡(Sn)、大于0小于等于6重量％的锌(Zn)、大于0小于等于1重量％的锰(Mn)、大于0.01重量％小于等于0.1重量％的钠(Na)以及余量的镁(Mg)和不可避免的杂质组成，铝(Al)、锡(Sn)和锌(Zn)的重量％之和为12％以下，最终组织是在α-Mg基质的基底面上形成的Mg17Al12析出物的边缘尖端形成Mg2Sn析出物的组织。所述高强度镁合金中，所述Mg17Al12析出物提供所述Mg2Sn析出物的成核位点，所述Mg17Al12析出物是板条形Mg17Al12析出物，所述Mg2Sn析出物是多边形Mg2Sn析出物。所述高强度镁合金中，所述Mg17Al12析出物的平均尺寸和所述Mg2Sn析出物的平均尺寸，分别比不含钠(Na)的镁合金的最终组织中Mg17Al12析出物的平均尺寸和Mg2Sn析出物的平均尺寸小，所述不含钠(Na)的镁合金由1～10重量％的铝(Al)、大于0小于等于6重量％的锡(Sn)、大于0小于等于6重量％的锌(Zn)、大于0小于等于1重量％的锰(Mn)以及余量的镁(Mg)和不可避免的杂质组成。根据本专利技术的另一观点，提供一种时效热处理型高强度镁合金的制备方法。所述高强度镁合金的制备方法包括：步骤(a)，提供镁合金，所述镁合金由1～10重量％的铝(Al)、大于0小于等于6重量％的锡(Sn)、大于0小于等于6重量％的锌(Zn)、大于0小于等于1重量％的锰(Mn)、大于0.01重量％小于等于0.1重量％的钠(Na)以及余量的镁(Mg)和不可避免的杂质组成，铝(Al)、锡(Sn)和锌(Zn)的重量％之和为12％以下；步骤(b)，在所述镁合金的α-Mg基质的基底面上形成板条形Mg17Al12析出物；以及步骤(c)，在所述Mg17Al12析出物的边缘尖端形成多边形Mg2Sn析出物。所述高强度镁合金的制备方法中，所述步骤(b)和步骤(c)可通过时效处理方法实施。所述高强度镁合金的制备方法中，所述步骤(b)和步骤(c)期间，在α-Mg颗粒和生长的所述Mg17Al12析出物之间的界面处发生锡(Sn)和钠(Na)的偏析。专利技术的效果根据如上所述的本专利技术的一实施例，能够实现改善机械性能特别是屈服强度的时效热处理型高强度镁合金及其制备方法。当然，本专利技术的范围不受这些效果的限制。附图说明图1是Mg-9Al-1Zn-Sn的相图(PhaseDiagram)。图2作为本专利技术第一实验例的结果，示出AZ61、AZ81、ATZ651和ATZ821在453K下的各种时效时间的硬度曲线。图3作为本专利技术第一实验例的结果，示出在453K下的人工时效处理的合金的SEM显微镜照片((a)AZ61(52h)、(b)ATZ651(52h)、(c)AZ81(24h)、(d)ATZ821(24h))。图4作为本专利技术第一实验例的结果，示出在453K下时效(a)4小时和(b)24小时的ATZ821样品的TEM显微镜照片。图5作为本专利技术第一实验例的结果，示出在453K下具有各种时效时间的ATZ651、ATZ651-0.03Na、ATZ821及ATZ821-0.03Na合金的硬度曲线。图6作为本专利技术第一实验例的结果，示出在453K下最大时效处理的样品的SEM显微镜照片((a)ATZ651(160h)、(b)ATZ651-0.03Na(52h))。图7作为本专利技术第一实验例的结果，示出在453K下时效4小时的样品的STEM显微镜照片((a)ATZ651、(b)ATZ651-0.03Na)。图8作为本专利技术第二实验例的结果，示出各种合金的最大硬度值相对于时效时间的分布图表。图9a作为本专利技术第二实验例的结果，示出根据ATZ651基合金中添加钠的时效时间和硬度之间关系的图表。图9b作为本专利技术第二实验例的结果，示出根据ATZ821基合金中添加钠的时效时间和硬度之间关系的图表。图10作为本专利技术第二实验例的结果，示出各种合金的时效时间和硬度值的分布图表。具体实施方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施例。但是本专利技术不限于以下公开的实施例，可以以多种不同的形式实施，以下实施例旨在完整地公开本专利技术，为了向本领域普通技术人员完整地说明本专利技术的范围而提供。而且为了便于解释，可以放大或缩小附图中的构成要件的尺寸。本专利技术一观本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度镁合金，其特征在于，由1～10重量％的铝(Al)、大于0小于等于6重量％的锡(Sn)、大于0小于等于6重量％的锌(Zn)、大于0小于等于1重量％的锰(Mn)、大于0.01重量％小于等于0.1重量％的钠(Na)以及余量的镁(Mg)和不可避免的杂质组成，铝(Al)、锡(Sn)和锌(Zn)的重量％之和为12％以下，最终组织是在α‑Mg基质的基底面上形成的Mg17Al12析出物的边缘尖端形成Mg2Sn析出物的组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.27 KR 10-2017-00256631.一种高强度镁合金，其特征在于，由1～10重量％的铝(Al)、大于0小于等于6重量％的锡(Sn)、大于0小于等于6重量％的锌(Zn)、大于0小于等于1重量％的锰(Mn)、大于0.01重量％小于等于0.1重量％的钠(Na)以及余量的镁(Mg)和不可避免的杂质组成，铝(Al)、锡(Sn)和锌(Zn)的重量％之和为12％以下，最终组织是在α-Mg基质的基底面上形成的Mg17Al12析出物的边缘尖端形成Mg2Sn析出物的组织。2.根据权利要求1所述的高强度镁合金，其特征在于，所述Mg17Al12析出物提供所述Mg2Sn析出物的成核位点，所述Mg17Al12析出物是板条形Mg17Al12析出物，所述Mg2Sn析出物是多边形Mg2Sn析出物。3.根据权利要求1所述的高强度镁合金，其特征在于，所述Mg17Al12析出物的平均尺寸和所述Mg2Sn析出物的平均尺寸，分别比不含钠(Na)的镁合金的最终组织中Mg17Al12析出物的平均尺寸和Mg2Sn析出物的平均尺寸小，所述不含钠(N...

【专利技术属性】
技术研发人员：金英敏，柳凤善，赵秀美，
申请(专利权)人：韩国机械研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR