一种低稀土高强度Mg制造技术

本发明专利技术公开了一种低稀土高强度Mg

【技术实现步骤摘要】
一种低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金的制备方法


[0001]本专利技术属于高强镁合金制备
，涉及一种低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金的制备方法。

技术介绍

[0002]随着能源的枯竭，航空、航天、汽车等领域对轻量化需求越来越大，镁合金作为最轻的结构材料，因具有比强度高、比刚度高、良好的导电性、电磁屏蔽性、易于加工成形等优点，一直被给予厚望。然而，随着科学技术的发展，对材料的性能提出了更高的要求，镁合金其绝对强度低、塑性低、高温性能差等不足使其应用受到严重的限制。
[0003]经过研究者的不懈努力，目前已经开发出了一系列高性能镁合金，特别是稀土镁合金，例如国外开发的WE43、国内开发的Mg
‑
Gd
‑
Y系系列镁合金等，都具有优异的力学性能。尤其是，挤压态WE43镁合金拥有高达20%以上的延伸率，但是其抗拉强度偏低，只有225MPa左右。此外，Song Zhang等开发的高强度铸态Mg
‑
14Gd
‑
3Y
‑
1.8Zn
‑
0.5Zr镁合金的抗拉强度可达到366MPa，但是其延伸率极低，只有2.8%，但其稀土含量高达17%。目前，在开发镁合金过程中，在保证高强度、高塑性的前提下，减少稀土的使用量仍然是一个热点话题。
[0004]在Mg
‑
Re系中添加Zn元素能形成Long Period Stacking Ordered(LPSO)特殊结构，其中以添加稀土Gd、Y为主，但是相比于Y，Gd相对原子质量更大，无法满足轻量化需求。LPSO存在多种结构，其中18R
‑
LPSO和14H
‑
LPSO最为常见。18R
‑
LPSO是一种块状结构，具有高强度高硬度，是一种硬脆相，在受力过程中容易引起应力集中，导致微裂纹的形成，对组织有不利影响；14H
‑
LPSO是一种堆叠层状的结构，具有高强度良好的韧性，是一种有利结构。18R
‑
LPSO一般在铸态下就能形成，而14H
‑
LPSO只有通过固相转变才能形成。在热处理过程中，当温度低于500℃时，处理时间长，容易引起晶粒长大，而且18R
‑
LPSO向14H
‑
LPSO转变不完全；当温度高于500℃时，容易导致合金烧损。
[0005]正挤压是提高镁合金力学性能的一种常用方法。通过正挤压可以获得大量的细小动态再结晶晶粒，也能在一定程度改善组织、减少缩松缩孔、致密组织。目前，正挤压主要集中在300℃～400℃内，当挤压温度低于250℃时，正挤压容易导致挤压过程中工件开裂，同时也将形成大量的内应力，导致塑性降低。

技术实现思路

[0006]本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0007]一种低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金的制备方法，包括以下步骤：1）按照Mg
98.5
Y1Zn
0.5
合金成分准备纯镁、纯锌和Mg
‑
30Y中间合金；2）在熔化的镁锭中依次加入纯锌、Mg
‑
30Y中间合金进行精炼并浇注；3）将浇注得到的浇注件进行固溶处理，固溶处理的温度为530
‑
550℃；4）将固溶处理后的试件进行正挤压；正挤压的挤压温度为380℃~420℃；挤压速度
0.3
‑
0.5mm/s、挤压比23~26:1、挤压角度30
°
~40
°
。
[0008]优选的，正挤压的挤压温度为400℃；挤压速度0.4mm/s、挤压比25:1、挤压角度30
°
。
[0009]优选的，所述的精炼是待炉温在780 ℃保温15 min后，断开电源，待温度降到750℃，扒掉熔液表面上的熔渣，并进行精炼；之后，均匀撒上覆盖剂后合上炉盖，在炉温750 ℃保温 20 min。
[0010]优选的，所述的浇注是在 750 ℃下保温 20 min 后，扒渣后将镁合金熔体浇注到预热好的模具中；等模具温度自然冷却到室温后，将试样从模具中取出得到直径
Ø
80mm的浇注棒。
[0011]优选的，将浇注得到的浇注件以及干燥的氧化镁粉共同包裹在锡纸内压实，然后放入陶瓷罐；然后在陶瓷罐外面用锡纸包裹好，最后再把陶瓷罐放在铁罐里，并在陶瓷罐周围填满氧化镁粉并压实，然后将包裹好的试件放入热处理炉中进行固溶处理。
[0012]优选的，固溶处理的温度为530℃；并保温10小时，然后随炉冷却到室温。
[0013]优选的，所述的正挤压是将热处理炉加热到挤压温度，待温度到达后将固溶处理好的试件放入到炉中，并保温1小时；待模具到达挤压温度，试件到达保温时间，断开电源，将试件放到模具中进行挤压。
[0014]本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：本专利技术采用低稀土，通过高温短时间固溶，将较多18R
‑
LPSO转化为14H
‑
LPSO，同时克服了转化不完全和晶粒长大的问题，然后通过高温正挤压获得大量的细小动态再结晶晶粒，减少内应力，提高合金的塑性，从而获得了一种低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金。本专利技术制备的低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金的挤压温度控制在400℃，抗拉强度为330.6MPa，伸长率为12.8%；表征镁合金强韧性水平的综合性能指标显著提高。同时，本专利技术所述的Mg
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Y1Zn
0.5
镁合金采用的稀土金属显著降低，降低了该种镁合金的成本。
附图说明
[0015]图1是固溶态Mg
98.5
Y1Zn
0.5
合金OM显微组织图。
[0016]图2是正挤压工艺示意图；其中：1
‑
凸模；2
‑
垫片；3
‑
凹模；4
‑
挤压前试样；5
‑
挤压后试样；挤压前试样的厚度为30mm，直径为40mm；挤压后试样的直径为8mm。
[0017]图3是挤压态Mg
98.5
Y1Zn
0.5
合金不同挤压参数下室温拉伸应力
‑
应变曲线。
[0018]图4是挤压态Mg
98.5
Y1Zn
0.5
合金不同挤压参数下的SEM显微组织；其中：(a)、(c)、(e)的挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按照Mg
98.5
Y1Zn
0.5
合金成分准备纯镁、纯锌和Mg
‑
30Y中间合金；2）在熔化的镁锭中依次加入纯锌、Mg
‑
30Y中间合金进行精炼并浇注；3）将浇注得到的浇注件进行固溶处理，固溶处理的温度为530
‑
550℃；4）将固溶处理后的试件进行正挤压；正挤压的挤压温度为380℃~420℃；挤压速度0.3
‑
0.5mm/s、挤压比23~26:1、挤压角度30
°
~40
°
。2.根据权利要求1所述的一种低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金的制备方法，其特征在于，正挤压的挤压温度为400℃；挤压速度0.4mm/s、挤压比25:1、挤压角度30
°
。3.根据权利要求1所述的一种低稀土高强度Mg
98.5
Y1Zn
0.5
镁合金的制备方法，其特征在于，所述的精炼是待炉温在780 ℃保温15 min后，断开电源，待温度降到750℃，扒掉熔液表面上的熔渣，并进行精炼；之后，均匀撒上覆盖剂后合上炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇宏，帅川，柳伟，侯华，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：