一种高强韧AZ系镁合金板材及其制备方法技术

本发明专利技术属于镁合金材料加工技术领域，具体涉及一种高强韧AZ系镁合金板材及其制备方法。本发明专利技术所述高强韧AZ系镁合金板材，通过合金化、挤压、预处理、热轧多重手段提高AZ系镁合金板材的力学性能。所述高强韧AZ系镁合金板材采用镁合金铸锭制备得到，所述镁合金铸锭由以下质量百分比的组分组成：Al：6%

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧AZ系镁合金板材及其制备方法


[0001]本专利技术属于镁合金材料加工
，具体涉及一种高强韧AZ系镁合金板材及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁合金是目前最轻的金属结构材料，减重效果显著，与其他传统金属材料相比还具有高比强度和高比刚度等优点，在国防军工、交通运输、航空航天等领域有着十分广阔的应用前景。
[0003]目前商用变形镁合金以Mg
‑
Al系、Mg
‑
Zn系和Mg
‑
RE系为主，在Mg
‑
Al系中，以Mg
‑
Al
‑
Zn三种元素为主的AZ系镁合金拥有较好的力学性能、铸造性能和较低的成本，因此得到了广泛的关注。但是，商用的AZ系变形镁合金，如AZ80镁合金，抗拉强度仅为345MPa左右，AZ系变形镁合金抗拉强度在400MPa以上的很少，存在绝对强度不足的问题。虽然，AZ系镁合金可进行时效强化，但是析出相数量较少，响应时间较长，强化效果有限，且延展性大幅下降，难以达到高强度和高塑性的良好匹配，严重限制了AZ系镁合金的应用。
[0004]针对上述问题，许多研究人员利用合金化的手段改善镁合金的力学性能。例如，公开号为CN 108950333 A的中国专利技术专利公开了一种高性能Mg
‑
Al
‑
Zn
‑
Mn
‑
Ca镁合金及其制备方法，该专利技术通过加入Ca元素细化晶粒，提升合金的延展性，但合金强度不足，抗拉强度仅为300
‑
356MPa。又如，公开号为CN 112322948 A的中国专利技术专利在AZ80镁合金成分基础上添加了Y、Ce等元素，并限定“Y：0.001
‑
0.1％，Ce：0.001
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0.1％，Y和Ce的质量百分比之和满足：0.1％≤Y+Ce≤0.2％”，由于稀土Y、Ce在镁合金中有较大固溶度，仅添加较少含量的稀土元素无法有效发挥其时效强化效果，该专利中合金屈服强度明显不足，仅为250MPa。又如，公开号为CN 106917021 A的中国专利技术专利公开了一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法，其中“Al含量为9.0
‑
11.0％”，添加较高含量的铝元素，易导致Mg
17
Al
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相的粗化，不利于合金的力学性能。
[0005]上述专利中，虽然通过加入碱土元素或稀土元素改善镁合金的力学性能，但仍存在强度不足的问题。为此，研究人员通过开发新型加工工艺来改善镁合金性能。公开号为CN 111793778 A的中国专利技术专利公开了一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，通过等径角挤压制备具有混晶结构镁合金，提高了合金的加工硬化和塑性变形能力，但是每道次挤压后需进行旋转操作，道次间需长时间保温，增加了工艺复杂性，效率低下，且产品尺寸较小，限制了其工业应用。公开号为CN 111570512 A的中国专利技术专利公开了一种高强韧镁合金板材及其叠合压轧制备方法，采用叠合压轧方法实现了单道次大压下量的轧制，但是由于轧制工艺的特殊性，难以实现工业化应用。
[0006]因此，如何在降低成本、简化工艺的同时，提高AZ系镁合金的强度和塑性，是扩大镁合金应用的关键。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有镁合金的不足，提出了一种高强韧AZ系镁合金板材，通过合金化、挤压、预处理、热轧多重手段提高AZ系镁合金板材的力学性能。
[0008]本专利技术还提出了所述高强韧AZ系镁合金板材的制备方法。
[0009]基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0010]一种高强韧AZ系镁合金板材，所述镁合金板材采用镁合金铸锭制备得到，所述镁合金铸锭由以下质量百分比的组分组成：Al：6％
‑
9％，Zn：0.4％
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1.2％，Mn：0.1
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0.5％，Sr：0.1％
‑
0.4％，Sc:0.1
‑
0.5％，RE：0.3
‑
0.8％，余量为Mg。
[0011]具体的，所述RE为La、Ce混合稀土；La、Ce混合稀土中，La与Ce的质量比为1：(2
‑
3)，优选为3：7。
[0012]所述高强韧AZ系镁合金板材的制备方法，包括如下步骤：
[0013](1)铸锭的制备：按照镁合金中各组分的质量百分比进行配料，然后加热熔化进行熔炼，熔炼后浇铸，获得铸坯；
[0014](2)均匀化热处理：将步骤(1)得到的铸坯车去表皮，并加热至400℃
‑
420℃，保温10
‑
20h后取出，空冷或水冷并得到均匀化铸棒；
[0015](3)挤压：将步骤(2)热处理得到的铸棒进行挤压，挤压温度360
‑
390℃，得到挤压板材；
[0016](4)预处理：将步骤(3)得到的挤压板材进行冷轧预变形，随后进行时效处理，然后冷却至室温，得到预处理板材；
[0017](5)热轧：将步骤(4)得到的预处理板材在300
‑
360℃进行轧制，最后得到厚度为2mm高强韧AZ系镁合金板材产品。
[0018]具体的，步骤(1)的熔铸过程为：配料后，将各原料加热至700
‑
750℃进行熔化，并在700
‑
750℃下进行搅拌10
‑
15min，再静置10
‑
20min，得到浇铸液，将浇铸液浇铸成型，得到铸坯。
[0019]具体的，步骤(1)熔炼过程持续充入保护气体，所述保护气体为SF6和CO2的混合气体，其体积比为1：(18
‑
20)。
[0020]具体的，步骤(1)中所用原料为纯镁锭、纯铝锭、纯锌锭、Mg
‑
Sr中间合金、Mg
‑
Mn中间合金、Mg
‑
Sc中间合金、Mg
‑
Ce中间合金和Mg
‑
La中间合金。
[0021]具体的，步骤(3)中挤压比为(10
‑
20)：1。
[0022]具体的，步骤(4)中冷轧沿挤压方向单道次轧制，冷轧压下量为0
‑
10％。
[0023]具体的，步骤(4)中时效处理的温度为170
‑
200℃，保温时间为0
‑
12h，冷却方式为空冷或水冷。
[0024]具体的，步骤(5)中轧制时单道次压下量为10％
‑
30％，总压下量为60％
‑
80％。
[0025]上述方法通过熔炼、浇铸得到铸锭，再将铸锭进行均匀化热处理、挤压、轧制，最终得到高强韧AZ系镁合金板材。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0027]1、本专利技术制备的AZ系镁合金，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧AZ系镁合金板材，其特征在于，所述镁合金板材采用镁合金铸锭制备得到，所述镁合金铸锭由以下质量百分比的组分组成：Al：6%
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9%，Zn：0.4%
‑
1.2%，Mn：0.1
‑
0.5%，Sr：0.1%
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0.4%，Sc:0.1
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0.5%，RE：0.3
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0.8%，余量为Mg；所述RE为La、Ce混合稀土。2.根据权利要求1所述的高强韧AZ系镁合金板材，其特征在于，La、Ce混合稀土中，La与Ce的质量比为1：（2
‑
3）。3.权利要求1或2所述的高强韧AZ系镁合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）铸锭的制备：按照镁合金中各组分的质量百分比进行配料，然后加热熔化进行熔炼，熔炼后浇铸，获得铸坯；（2）均匀化热处理：将步骤（1）得到的铸坯车去表皮，并加热至400℃
‑
420℃，保温10
‑
20h后取出，空冷或水冷并得到均匀化铸棒；（3）挤压：将步骤（2）热处理得到的铸棒进行挤压，挤压温度360
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390℃，得到挤压板材；（4）预处理：将步骤（3）得到的挤压板材进行冷轧预变形，随后进行时效处理，然后冷却至室温，得到预处理板材；（5）热轧：将步骤（4）得到的预处理板材在300
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360℃进行轧制，最后得到高强韧AZ系镁合金板材产品。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）的熔铸过程为...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖阳，高源，刘志鹏，解海涛，张瑷月，朱世杰，刘金学，关绍康，何季麟，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：