本发明专利技术涉及一种高纯度的高性能镁合金材料，该镁合金由Ｍｇ、Ｚｎ、Ｚｒ组成，各组分质量百分比含量为：Ｚｎ：６．２～６．４％；Ｚｒ：０．５～０．６％，不可避免的Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ等杂质：０．００７～０．０１１％；余量为镁。选择较高纯度的原镁作为原料，利用半连续铸造技术熔炼，适当增加熔体静置时间，使含Ｆｅ、Ｓｉ等杂质元素的化合物颗粒充分沉降，制备出高纯度合金铸坯，最后采用常规挤压工艺制取Ｍｇ－Ｚｎ－Ｚｒ变形镁合金，本发明专利技术的变形镁合金能保持传统商用ＺＫ６０镁合金的高强度，使其塑性和成形性能大幅度提高，充分挖掘了材料的使用潜力。而且，本发明专利技术所用工艺设备为常规通用设备，制备工艺简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变形镁合金，特别涉及一种高纯度、高性能变形镁合金材料及制备方法。
技术介绍
镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振降噪能力强、电磁屏蔽性能优良、液态成型性能优越、铸造与切削性能优异、资源丰富、可以回收利用等优点，越来越受到 人们的重视，被誉为是“21世纪绿色工程材料”，在汽车、摩托车、3C产品、航空航天及国防 军工等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，已逐渐发展为继钢铁和铝合金之 后的第三大金属材料。然而，由于镁合金的晶体结构是密排六方结构，最常见的滑移系为α柏氏矢量的 基面滑移系和棱面滑移系，独立的滑移系少，导致室温塑性低，变形加工困难。因此，目前大 多数镁合金产品以铸件的形式获得应用，而不是像铝合金那样大量以变形加工如挤压材和 板材的形式获得应用。提高镁合金的塑性变形能力成为其规模应用中急需解决的关键问题之一。目前商用的高强变形镁合金主要是指Mg-Zn-&系合金，典型牌号为ZK60，其最大 特点是强度高，一般在320-340MPa，但塑性和轧制成形性能相对较低，限制了其应用范围。 围绕这一问题，人们主要从合金化、晶粒细化、织构控制、热处理、加工工艺优化等方面对镁 合金展开科学研究，虽取得了一定进展，但总体效果不佳。除此之外，随着对镁合金研究的不断深入，人们发现镁合金的纯度已成为制约镁 合金应用的瓶颈之一，是影响镁合金性能的最重要因素之一。镁合金中的杂质元素，特别 是有害元素不仅限制了材料潜力的发挥，而且大大降低镁合金材料的变形能力。常规铸 造工艺获得的镁合金材料的杂质含量较高，如CN101121979A(专利号为200710046148. 9) 公开了一种“Mg-Zn-&变形镁合金制备方法”，得到Mg-Zn-&镁合金的总杂质含量高于 0. 022%。因此，优化制备方法和工艺，提高Mg-Zn-&材料的整体纯度是镁合金领域一项重 要的研究方向。有鉴于此，本专利技术考虑通过采用合适的合金熔炼工艺制取具有高纯度的Mg-Zn-& 镁合金，以提高材料的塑性和成形性能，为发展高强韧高成形性镁合金提高一种新的思路， 以推动镁合金产业发展。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种高纯度的高性能变形镁 合金材料及制备方法。实现本专利技术的技术方案是一种高性能变形镁合金材料，该合金材料各组分质量 百分含量为:Zn 6. 2 6. 4% ;Zr :0. 5 0. 6%，不可避免的Fe、Si、Cu、Ni等杂质0. 007 0.011% ；余量为镁。本专利技术镁合金优选配方的组分质量百分比含量为Zn 6. 21% ；Zr 0. 53%，不可 避免的Fe、Si、Cu、Ni等杂质0. 007% ；余量为镁。该高纯度的高性能变形镁合金的制备方法利用半连续铸造技术熔炼合金，选取较高纯度(99. 97% )原镁为原料，合金元素完全熔化后进行精炼、扒渣工序，保温静置后降温浇注得到高纯度合金铸坯。所得镁合金铸 棒经过高温均勻化退火处理后，在挤压机上热挤压成棒材或板材，同时快速冷却，可以加工 出各种变形镁合金产品；主要熔炼工艺参数熔体保温温度为750 770°C，保温静置时间为30 45min， 浇注温度为720-730°C ；均勻化处理工艺参数均勻化温度为420°C，保温时间为18h，冷却方式为空冷；热挤压工艺参数挤压温度为390°C，挤压比为27. 6 (棒材)或3. 7 (板材)，挤压 速率为1. 5 2. 5m/min。本专利技术具有如下优点1.本专利技术所述材料在保持商用高强Mg-Zn-&合金的强度条件下，大幅度降低了 合金中的Fe、Si、Cu、Ni等主要杂质元素含量，有效净化了镁合金基体，使组织状态得到改 善，显著提高了材料的塑性和轧制成形性能。2.本专利技术提高Mg-Zn-&镁合金的纯度，在热挤压、热轧等热变形过程中能够有效 降低材料再结晶温度、促进动态再结晶，从而得到细小的动态再结晶晶粒，明显提高合金的 屈服强度和抗拉强度，同时又可以有效改善合金的塑性及成形性能。3.本专利技术的变形镁合金挤压态下室温抗拉强度为329_336MPa，屈服强度达 244-268MPa，与传统商用的高强ZK60镁合金的强度相当，但该材料的拉伸延伸率大幅度提 高，可达19%以上，而且其在390°C条件下的轧制成形能力得到明显改善。4.制备方法简单。本专利技术利用传统的半连续铸造技术熔炼合金，只需选用较高纯 原镁作为原料，适当增加镁合金熔体保温静置时间即可制备出高纯度的Mg-Zn-&镁合金； 然后运用常规的热挤压工艺把铸锭挤压成棒材和板材，就获得了高性能的变形镁合金材 料。所用制备方法的设备为常规通用设备，工艺过程简单，易于操作。附图说明图1是本专利技术编号为B的镁合金铸态组织的典型金相显微组织照片；图2是本专利技术编号为B的镁合金挤压态组织的典型扫描电子显微镜照片；图3是本专利技术编号为B的镁合金挤压棒材的典型室温单向拉伸应力-应变曲线。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，应理解的是，这些实施例是用于说明本 专利技术，而不是对本专利技术的限制，在本专利技术的构思前提下对本专利技术制备方法的简单改进，都属 于本专利技术要求保护的范围。实施例1利用半连续铸造技术和热挤压技术制备高纯度变形镁合金A该变形镁合金A可以采用以下制备工艺来制取(1)原材料为镁锭(纯度为99. 97% )、工业纯锌和Mg_28% Zr中间合金。在电阻 坩埚炉中加入纯镁，加热熔炼，升温加热到350 40(TC，保温20分钟；加入5号熔剂保护， 再调控制温度为880°C，促使镁熔化。(2)待镁锭熔化后于720°C 730°C扒渣，在干净液面 上补加5号熔剂；之后加入锌锭，搅拌3-5分钟，纯锌熔化后扒渣，并加入5号熔剂覆盖。(3) 升温至760°C左右，加入镁锆中间合金，当全部熔化后，搅拌2 5分钟，使合金成分均勻化。 (4)加入5号熔剂精炼3-5分钟，之后扒渣，在表面撒上5号熔剂覆盖保护，并在750-770°C 静置30分钟，然后降温至720 730°C，在结晶器中浇注获得镁合金铸棒。(5)根据挤压机 挤压筒的尺寸，对铸棒进行锯切、车皮机加工至合适尺寸。(6)将铸棒在420°C下均勻化处 理8小时，然后进行热挤压得到变形镁合金棒材和板材，具体挤压工艺如表1。表IMg-ZnIr镁合金主要挤压参数<table>table see original document page 5</column></row><table>实施例2利用半连续铸造技术和热挤压技术制备高纯度变形镁合金B与实施例1不同之处只在于制备工艺⑷步骤中的熔体静置时间，此合金B的静 置时间为45分钟。本专利技术实施例1和2中的镁合金A与B铸态化学成分分析如表2所示，为了便于比较，表中同时给出了国标要求的典型ZK60镁合金化学成分。表2镁合金的化学成分<table>table see original document page 6</column></row><table>专利技术所述的熔炼工艺可有效地提高纯净度，改善显微组织(如图1所示)，这主要是由于以 下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高性能变形镁合金材料，其特征在于，该合金材料各组分质量百分含量为：Ｚｎ：６．２～６．４Ｚｒ：０．５～０．６％，不可避免的Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ等杂质：０．００７～０．０１１％；余量为镁； （１）制备方法包括以下步骤： 原料采用９９．９７％镁锭、工业纯Ｚｎ和Ｍｇ－Ｚｒ中间合金，利用半连续铸造技术熔炼合金，合金元素完全熔化后进行精炼、扒渣工序，保温静置后降温浇注得到高纯度合金铸坯，经高温均匀化处理后热挤压制得变形Ｍｇ－Ｚｎ－Ｚｒ镁合金； （２）主要制备工艺参数如下：主要熔炼工艺参数：熔体保温温度为７５０～７７０℃，保温静置时间为３０～４５ｍｉｎ，浇注温度为７２０－７３０℃； 均匀化处理工艺参数：均匀化温度为４２０℃，保温时间为１８ｈ，冷却方式为空冷； 热挤压工艺参数：挤压温度为３９０℃，棒材挤压比为２７．６或板材挤压比为３．７，挤压速率为１．０～２．０ｍ／ｍｉｎ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘复生，陈先华，彭建，毛建军，王敬丰，汤爱涛，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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