一种超高塑性稀土变形镁合金板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高塑性稀土变形镁合金板材及其制备方法，超高塑性稀土变形镁合金板材中各组分及其质量百分比含量为：Gd:2.0～5.0％，Nd:0～2.5％，Ce:0.1～0.7％，Zr:0.1～0.6％，余量为Mg。超高塑性稀土变形镁合金板材制备方法包括：合金熔炼、热处理、锻压处理、机加工、单道次热挤压成形、多道次温轧、热处理，即可制得该超高塑性变形镁合金板材。本发明专利技术的变形镁合金板材室温下表现出超高塑性，且具有弱织构，可进行大应变量室温成形和加工；此外材料塑性和强度可实现灵活调控，应用前景广阔。阔。阔。

【技术实现步骤摘要】
一种超高塑性稀土变形镁合金板材及其制备方法


[0001]本专利技术属于镁合金材料
，具体涉及一种超高塑性稀土变形镁合金板材及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前作为最轻的工程用金属材料之一，凭借其高比强度、高比刚度、良好的导热性能、优异的抗震性能等优势，镁合金在航空航天、国防军事等新领域的应用具有很大的潜力。但受限于镁合金材料的本征性质，即其晶体为密排六方结构，室温变形可开启的滑移系少，常规镁合金材料具有较强的各向异性，室温塑性差，塑性变形困难，变形过程中极易出现开裂、形状尺寸不稳定等缺陷，严重限制了变形镁合金材料尤其是镁合金板材在各领域的应用。因此开发出具有室温超高塑性的变形镁合金板材对于解决以上问题至关重要。
[0003]其中行业内对于镁合金高塑性的定义，普遍认为在室温拉伸变形中，当断后延伸率超过30％则称为超高塑性镁合金材料。超高塑性镁合金板材在室温下可以轻易实现二次成形或加工，应用前景广阔，对于变形镁合金的发展和工业应用推广意义重大。现有超高塑性镁合金材料虽然具备一定的延伸率，但其强度普遍偏低，力学性能区间窄，工业中应用场景非常有限，限制了超高塑性镁合金在工业领域的推广。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种超高塑性稀土变形镁合金板材及其制备方法，超高塑性稀土变形镁合金板材中各组分及其质量百分比含量为：Gd:2.0～5.0％，Nd:0～2.5％，Ce:0.1～0.7％，Zr:0.1～0.6％，余量为Mg。超高塑性稀土变形镁合金板材制备方法包括：合金熔炼、热处理、锻压处理、机加工、单道次热挤压成形、多道次温轧、热处理，即可制得该超高塑性变形镁合金板材。本专利技术的变形镁合金板材室温下表现出超高塑性，且具有弱织构，可进行大应变量室温成形和加工，应用前景广阔。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种超高塑性稀土变形镁合金板材，包括如下质量百分比的组分：
[0007][0008]进一步的，上述超高塑性稀土变形镁合金板材，包括如下质量百分比的组分：
[0009][0010]进一步的，上述超高塑性稀土变形镁合金板材的室温拉伸屈服强度高于150MPa，抗拉强度高于190MPa，延伸率高于30％。
[0011]进一步的，上述超高塑性稀土变形镁合金板材的微观组织为晶粒尺寸5～15μm的等轴晶组织。
[0012]上述一种超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法，其特征在于，包括：
[0013]S1将纯Mg锭、Mg
‑
Gd中间合金、Mg
‑
Nd中间合金，Mg
‑
Ce中间合金和Mg
‑
Zr中间合金熔化后进行铸造，得到镁合金铸锭；
[0014]S2将镁合金铸锭依次进行双级固溶处理和锻压处理，得到镁合金锻压锭；
[0015]S3将镁合金锻压锭进行单道次挤压成型，得到镁合金挤压板材；
[0016]S4将镁合金挤压板材依次进行温轧处理和时效处理，得到超高塑性稀土变形镁合金板材。
[0017]进一步的，上述超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法中，步骤S2将镁合金铸锭进行双级固溶处理的工艺包括：
[0018]第一阶段：固溶温度：360～400℃，固溶时间：2～4h，空冷至室温；
[0019]第二阶段：固溶温度：520～530℃，固溶时间：4～6h，空冷至室温。
[0020]进一步的，上述超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法中，步骤S2将镁合金铸锭进行锻压处理的工艺包括：
[0021]采用单道次模锻方式，锻压温度为300～400℃，保压时间不少于5min，锻造应变量不小于10％；
[0022]步骤S3中，将镁合金锻压锭机加工为所需尺寸的挤压坯料后，将挤压坯锭进行单道次挤压成型，记镁合金锻压锭直径为d1，挤压坯锭直径为d2，d1
‑
d2＞(8％～10％)
×
d2。
[0023]进一步的，上述超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法中，步骤S1中，将纯Mg锭、Mg
‑
Gd中间合金、Mg
‑
Nd中间合金，Mg
‑
Ce中间合金和Mg
‑
Zr中间合金熔化后进行铸造，采用半连续铸造法得到镁合金铸锭；
[0024]步骤S3中，将镁合金锻压锭进行单道次挤压成型的工艺包括：
[0025]挤压温度为350～450℃，挤压比为5～45，挤压速度为0.05～0.5m/s。
[0026]进一步的，上述超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法中，步骤S4中，将镁合金挤压板材依次进行多道次温轧处理，具体工艺包括：
[0027]每道次温轧处理的压下量为10～30％，加热轧辊并对轧辊进行保温，使轧辊的温度维持在低于镁合金挤压板材温度50℃，轧制速度5～20m/min；
[0028]第一道次温轧处理前以及每隔1～5道次温轧处理对镁合金挤压板材进行预热，预热时间5～60min，预热温度为200～350℃。
[0029]进一步的，上述超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法中，步骤S4中，将镁合金挤压板材进行时效处理的工艺包括：
[0030]时效温度：190～225℃，时效时间：5～15h。
[0031]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0032](1)本专利技术超高塑性稀土变形镁合金板材中引入低含量的合金化元素Gd、Nd、Ce、Zr，并限定了各组分的含量，得到室温下表现出超高塑性，同时能兼顾力学强度的变形镁合金板材；
[0033](2)本专利技术超高塑性稀土变形镁合金板材具有弱织构的特性，有利于该镁合金在后续室温二次成形加工过程中基面滑移，提高室温塑性和成形能力；低拉压不对称性的特性有利于减小其室温成形(如折弯、拉深等)过程中由于不同区域拉压应力状态差异造成开裂的风险，提高室温成形能力；
[0034](3)本专利技术超高塑性稀土变形镁合金板材制备方法中，采用锻压+挤压+温轧的成型工艺，能够有效减小各向异性，获得更均匀且细小的等轴晶组织，有利于材料的塑性和织构的弱化；
[0035](4)本专利技术在温轧过程中对轧辊进行了加热和保温，使得轧制过程温度场分布的均匀性，有利于最终轧制板材组织和性能的均匀性，对板材的后续成形过程有积极作用；
[0036](5)本专利技术通过常规塑性加工设备便能获得超高塑性镁合金材料，有利于工业推广应用，适于后续大规模工业化生产。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例1中制得的镁合金板材光学金相组织；
[0038]图2为本专利技术实施例1中制得的镁合金板材不同方向室温拉伸应力
‑
应变曲线；
[0039]图3为本专利技术实施例1制得的镁合金板材室温弯折实验结果。
具体实施方式
[0040]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高塑性稀土变形镁合金板材，其特征在于，包括如下质量百分比含量的组分：2.根据权利要求1所述的一种超高塑性稀土变形镁合金板材，其特征在于，包括如下质量百分比含量的组分：3.根据权利要求1或2所述的一种超高塑性稀土变形镁合金板材，其特征在于，超高塑性稀土变形镁合金板材的室温拉伸屈服强度高于150MPa，抗拉强度高于190MPa，延伸率高于30％。4.根据权利要求1或2所述的一种超高塑性稀土变形镁合金板材，其特征在于，超高塑性稀土变形镁合金板材的微观组织为晶粒尺寸5～15μm的等轴晶组织。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法，其特征在于，包括：S1将纯Mg锭、Mg
‑
Gd中间合金、Mg
‑
Nd中间合金，Mg
‑
Ce中间合金和Mg
‑
Zr中间合金熔化后进行铸造，得到镁合金铸锭；S2将镁合金铸锭依次进行双级固溶处理和锻压处理，得到镁合金锻压锭；S3将镁合金锻压锭进行单道次挤压成型，得到镁合金挤压板材；S4将镁合金挤压板材依次进行温轧处理和时效处理，得到超高塑性稀土变形镁合金板材。6.根据权利要求5所述的一种超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法，其特征在于，步骤S2将镁合金铸锭进行双级固溶处理的工艺包括：第一阶段：固溶温度：360～400℃，固溶时间：2～4h，空冷至室温；第二阶段：固溶温度：520～530℃，固溶时间：4～6h，空冷至室温。7.根据权利要求5所述的一种超高塑性稀土变形镁合金板材的制备方法，其特征在于，步骤S2将镁合金铸锭进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟佳杰，王世伟，周海涛，王煜烨，康靓，肖旅，侯湘武，汪彦博，孙鑫，袁勇，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：