一种室温高塑性低合金化镁合金及其制备方法技术

一种室温高塑性低合金化镁合金及其制备方法，本发明专利技术涉及一种室温高塑性低合金化镁合金及其制备方法。本发明专利技术的目的是为了解决现有镁合金存在较为明显的拉伸压缩屈服不对称性的问题，本发明专利技术一种室温高塑性低合金化镁合金按质量百分比由0.4

【技术实现步骤摘要】
一种室温高塑性低合金化镁合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种室温高塑性低合金化镁合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁合金作为最轻的金属结构材料，其密度仅为铁的1/7，铝的2/3。此外，镁合金还具有高的比强度、优异的导电导热性能与良好的阻尼减震性能。
[0003]绝大多数镁合金为密排六方结构，室温下仅基面滑移才能启动，而基面滑移只有两个独立的滑移系，未能满足多晶体发生均匀塑性变形所需要的五个独立的滑移系(固有塑性差)。此外，绝大数镁合金经变形处理后，存在显著的基面织构，而强的基面织构会抑制非基面滑移甚至基面滑移的启动(外在塑性差)。因此，室温下，(变形)镁合金的断裂延伸率较差，明显低于铝合金的断裂延伸率，如商用Mg
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3Al
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1Zn
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0.3Mn(AZ31)合金的断裂延伸率约为15％、Mg
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8Al
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0.5Zn
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0.1Mn(AZ80)合金的断裂延伸率约为7％和Mg
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6Zn
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0.5Zr(ZK60)合金的断裂延伸率约为11％，它们的断裂延伸率均明显低于绝大多数变形铝合金。室温下，(变形)镁合金塑性差的缺点，限制其在工业上的广泛应用。
[0004]近年来，随着世界的迅速发展而带来环境问题与能源危机的日益严重，飞机、火车等交通工具及航空航天设备的减重已成为迫切。然而，对减重要求敏感的交通运输结构件及航空航天器件，既要求密度低，又必需具有生产成本低与成型性能优异的优点，所以兼顾低密度、低成本与优异的成型性能的低成本高塑性镁合金材料有着重要的应用背景与不可替代的作用。然而，迄今为止，国内外在变形镁合金中合金元素与挤压工艺对室温高塑性的影响规律及其机理的报道较少，急需开展室温高塑性镁合金的挤压工艺探索与成分设计，发展新型室温高塑性及其相关制备技术。
[0005]Mg
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Mn二元挤压镁合金是目前应用最广泛的室温塑性较为优良镁合金系(室温塑性普遍介于40
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45％)，此外，变形Mg
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Mn合金还具有低密度及优良的耐蚀性能。然而，该二元系室温拉伸屈服强度低，因为其第二相强化、晶界强化、织构强化、织构强化以及固溶强化效果均不明显；变形Mg
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Mn二元合金具有强的基面织构，存在较为明显的拉伸压缩屈服不对称性，拉伸不对称性的存在严重限制镁合金工业上的应用。因此，开发室温高塑性及较好的屈服强度的镁合金成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有镁合金存在较为明显的拉伸压缩屈服不对称性的问题，提出一种室温高塑性低合金化镁合金及其制备方法。
[0007]本专利技术一种室温高塑性低合金化镁合金按质量百分比由0.4
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1.2％的Mn，0.03
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0.3％的Gd，余量的Mg组成。
[0008]本专利技术一种室温高塑性低合金化镁合金的制备方法按以下步骤进行：一、按质量百分比由0.4
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1.2％的Mn，0.03
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0.3％的Gd，余量的Mg称取纯镁锭、镁
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锰中间合金和镁
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钆中间合金，得到合金配料；
[0009]二、将合金配料和坩埚进行预热处理，然后向预热后的坩埚中通入保护气体，再依次加入预热后的纯镁锭、镁
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锰中间合金和镁
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钆中间合金，熔化，得到金属液；
[0010]三、将金属液搅拌、静置保温，然后进行重力铸造，得到镁合金锭，再进行均匀化处理，切割成挤压胚锭，然后进行挤压，冷却后得到室温高塑性低合金化镁合金。
[0011]通过促进晶界滑移与促进非基面滑移来获得室温高塑性镁合金。研究发现，镁合金的室温塑性与该合金的晶粒度、晶界偏聚程度与织构密切相关。设计新型室温高塑性镁合金，应该调控合金致细晶或超细晶且高比例的再结晶晶粒、适当控制析出相的数密度使晶界偏聚程度增高。因此，为获得高比例的细晶或超细晶组织，挤压工艺应为大挤压比的低温挤压，从而使晶界滑移与非基面滑移协同作用而获得室温高塑性镁合金。本专利技术制备的室温高塑性低合金化镁合金可进行便捷高效的加工生产，且低密度(密度低于1.76g/cm3)；该镁合金添加的合金化元素小于1wt％为低成本镁合金，挤压态产品室温塑性均高于65％，且具有较高的室温拉伸屈服强度(挤压温度为100℃
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200℃、0.2
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20m/min、挤压产品室温拉伸的屈服强度均高于160MPa)及无明显的拉压屈服不对称性(拉伸与压缩屈服强度均大于160MPa，且强度值相近)。
[0012]本专利技术在纯镁中添加低合金化的锰可促进镁合金的晶界滑移，添加低合金化的钆可形成稀土织构而弱化镁合金的基面织构；本专利技术在纯镁中添加低合金化的锰与钆，可形成明显的溶质原子晶界偏聚而细化合金的晶粒度。
[0013]本专利技术获得的挤压镁合金除了室温高塑性外，还具有较高的屈服强度且不存在明显的拉压屈服不对称性。本专利技术的挤压镁合金具有室温高塑性的原因为：高比例细小的动态再结晶晶粒可弱化挤压镁合金的基面织构，再结晶晶粒在拉伸过程中可发生晶界滑移以及非基面滑移的激活，低合金化含量的挤压镁合金不存在微米级二次相而避免应力过度集中。
附图说明
[0014]图1为实施例3制备的室温高塑性镁合金挤压棒材的照片；
[0015]图2为实施例3制备的镁合金挤压处理前的典型金相显微组织；
[0016]图3为实施例3制备的镁合金挤压处理后的典型金相显微组织；
[0017]图4为实施例3制备的镁合金挤压处理后的典型电子背散射衍射显微组织；
[0018]图5为实施例1制备的室温高塑性镁合金挤压处理后的拉伸应力应变曲线；
[0019]图6为实施例1制备的室温高塑性镁合金挤压处理后的压缩应力应变曲线；
[0020]图7为对比实施例4制备的Mg
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0.8Mn合金挤压处理后的拉伸应力应变曲线；
[0021]图8为对比实施例1制备的Mg
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0.7Mn
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0.1Gd合金高温挤压处理后的拉伸应力应变曲线；
[0022]图9为对比实施例1制备的高温挤压Mg
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0.7Mn
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0.1Gd合金电子背散射衍射显微组织。
具体实施方式
[0023]本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
[0024]具体实施方式一：本实施方式一种室温高塑性低合金化镁合金，按质量百分比由0.4
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1.2％的Mn，0.03
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0.3％的Gd，余量的Mg组成。
[0025]本实施方式室温高塑性低合金化镁合金的室温力学性能优异，具有室温(超)高塑性(断裂延伸率均大于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室温高塑性低合金化镁合金，其特征在于该镁合金按质量百分比由0.4
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1.2％的Mn，0.03
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0.3％的Gd，余量的Mg组成。2.根据权利要求1所述的一种室温高塑性低合金化镁合金，其特征在于该镁合金的按质量百分比由0.6
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0.9％的Mn，0.05
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0.25％的Gd，余量的Mg组成。3.根据权利要求1所述的一种室温高塑性低合金化镁合金，其特征在于该镁合金的按质量百分比由0.7
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0.8％的Mn，0.1
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0.2％的Gd，余量的Mg组成。4.如权利要求1所述的一种室温高塑性低合金化镁合金的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：一、按质量百分比由0.4
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1.2％的Mn，0.03
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0.3％的Gd，余量的Mg称取纯镁锭、镁
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锰中间合金和镁
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钆中间合金，得到合金配料；二、将合金配料和坩埚进行预热处理，然后向预热后的坩埚中通入保护气体，再依次加入预热后的纯镁锭、镁
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锰中间合金和镁
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钆中间合金，熔化，得到金属液；三、将金属液搅拌、静置保温，然后进行重力铸造，得到镁合金锭，再进行均匀化处理，切割成挤压胚锭，然后进行挤压，水冷后得到室温高塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小清，张宪科，杨初斌，韩宝军，余华军，张小联，
申请(专利权)人：赣南师范大学，
类型：发明
国别省市：