本发明专利技术提供了一种镁锌锆钇镁合金，其各组分的重量百分比为，锌：２．０～４．０％，锆：０．２～０．５％，钇：０．９～５．８％，余量为镁和杂质。本发明专利技术通过控制镁锌锆系镁合金中锌的含量，并添加适宜比例的钇元素，使合金可选用的热变形温度范围提高，更高的变形温度有利于提高镁合金的热变形塑性和提高挤压速率；同时利用高熔点的含钇第二相在热挤压变形再结晶过程中阻碍晶粒长大的作用，使得合金的晶粒细化，获得中等强度和优良塑性的镁合金。最优配比的镁锌锆钇镁合金，室温抗拉强度为２７９ＭＰａ，屈服强度为１８４ＭＰａ，延伸率可达到２８％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种镁合金材料，特别涉及一种同时具备中等强度和优良塑性的镁锌锆钇镁合金。
技术介绍
镁合金的晶体结构属密排六方晶格，其塑性变形能力不及铝和钢，增加了镁合金塑性加工的难度和生产制备成本，为此近年的新型镁合金开发研究中，已经开始重视通过变形镁合金中合金相设计和采用新变形工艺等方式，在保证一定强度的同时更注重提高镁合金的塑性加工能力。 镁锌锆系镁合金通常被用作高强度的变形镁合金，在航空、航天、兵器和民用轿车领域等应用非常广泛，为提高镁锌锆系镁合金材料的耐热性和强韧性，科研工作者开展了大量研究工作，例如Kun Yu等人在《Scripta Materialia》2003年第48卷报道了一种新型的镁锌锆系镁合金Mg-2.8％Ce-0.7％Zn-0.7％Zr(wt.％)，该合金在25℃具备257.8Mpa的抗拉强度和12％的延伸率；再例如，申请日为2009年7月8日、专利公开号为CN101603138A的我国专利《一种含准晶增强相的高阻尼镁合金及其制备方法》公开了一种添加稀土元素钇的镁锌锆系镁合金Mg-0.2％Y-0.1％Zn-0.6％Zr(wt.％，实施例中的较优配比)，其在室温下具备179Mpa的抗拉强度和7.2％的延伸率；再例如，申请日为2007年5月30日、专利公开号为CN101314829A的我国专利《有效利用稀土元素Y强化Mg-Zn-Y-Zr系镁合金及制备方法》公开了一种准晶相强化的Mg-Zn-Y-Zr镁合金及其制备方法，解决了镁合金强化等问题，抗拉强度为290-360MPa，屈服强度为175-260MPa，延伸率为10-18％；另外，申请日为2004年11月11日、授权公告号CN 1297676C的我国专利《一种含稀土钇的高塑性镁合金》公开了一种含稀土钇的高塑性镁合金，各组分质量百分含量为Zn5.0-8.5％，Zr0.6-0.8％，Y0.7-2.0％，抗拉强度为322-337MPa，屈服强度为263-267MPa，延伸率为18-21％。从性能测试结果来看，上述研究结果在一定程度上都是针对高强度的镁锌锆系镁合金进行研究，其塑性性能依然有限，难以满足实际应用环节对变形镁合金制品室温塑性的需求。例如，在自行车和摩托车等行业中需要对镁合金管材的端部进行缩径，若合金的室温延伸率能超过23％，则通常可以保证缩径变形在室温下进行而不发生破裂。传统镁合金的缩径变形必须将加热到200℃以上进行，而使用室温延伸率能超过23％的优良塑性镁合金则可以减少加热环节，降低生产成本。
技术实现思路
针对现有镁锌锆系镁合金难以满足实际应用环节对变形镁合金制品室温塑性的需求，本专利技术的目的是提供一种具备中等强度，且室温拉伸塑性优良，能满足挤压制品在室温下后续成形的镁锌锆钇镁合金，通过适宜的锌、锆、钇元素的含量及锌-钇含量配比的设计，配以合理的的挤压前热处理工艺、挤压变形工艺，使得本专利技术镁合金在满足大多数应用需要的中等强度的同时，具有优良的室温拉伸塑性。 本专利技术的目的是这样实现的镁锌锆钇镁合金，其特征在于合金中各组分的重量百分比为，锌2.0～4.0％，锆0.2～0.5％，钇0.9～5.8％，余量为镁和杂质。 作为进一步优选方案，合金中锌和钇的重量比优选为1∶0.9～2.8。 作为进一步优选方案，所述各组分的重量百分比为，锌2.1％，锆0.3％，钇3.7～5.8％，余量为镁和杂质。 进一步，所述杂质包括硅、镍、铜和铁，杂质在合金中的重量百分比不大于0.15％。 相对于现有技术，本专利技术具有下述优点 1、随着锌含量的增加，镁锌锆系镁合金抗拉强度和屈服强度会有所提高，但是延伸率会下降，导致镁合金的铸造性能、工艺塑性和焊接性能恶化，因此严格控制镁锌锆系镁合金中的锌含量，使其同时具备中等强度和优良塑性。 2、钇属于表面活性元素，能够降低熔体固液界面张力，使晶粒的形核功下降、临界形核半径减小、形核容易，从而使铸态组织得到细化，在镁锌锆系镁合金中添加适量的钇，能够加快形核速率，使得枝晶间距减小，晶粒得到大幅细化，改善了镁锌锆系镁合金在铸态下的综合力学性能。 3、在镁锌锆系镁合金中添加适量的钇，生成高熔点第二相，可以通过选用更高的变形温度进行热挤压，以提高镁锌锆系镁合金的热变形塑性、减小挤压变形抗力，从而提高挤压速率。 4、适宜的锌-钇比例，使得镁锌锆系镁合金的塑性得以较大幅度的提高。 5、本专利技术采用的镁合金制备方法具有工艺简单、操作简易的优点。 附图说明 图1为本专利技术实施例1中各编号镁合金的铸态组织的显微照片； 图2为添加不同含量钇的Mg-2.1Zn-0.3Zr镁合金铸态DSC曲线图； 图3为本专利技术实施例1中各编号镁合金的挤压变形组织的显微照片。 具体实施例方式 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。 实施例1 本实施例以Mg-2.1Zn-0.3Zr镁合金为例，其中各组分的重量百分比为，锌2.1％，锆0.3％，杂质≤0.15％，杂质为硅、镍、铜、铁等不可避免的掺杂物，其余为镁。另提供四组钇元素含量不同的Mg-2.1Zn-0.3Zr-Y镁合金，以说明锌、钇的含量及比例对镁锌锆系镁合金综合性能的影响。 一、各组分的百分重量比及制备方法 为表述简便，对本实施例中不同配比的镁合金材料进行编号将Mg-2.1Zn-0.3Zr镁合金编为0#，其余四组镁锌锆钇镁合金分别编号为1#、2#、3#、和4#，各编号镁锌锆系镁合金的具体组分及其百分重量比参见表1。 表1各编号镁合金组分(％，重量百分比) 本专利技术采用的镁合金制备方法工艺简单、操作简易。制备镁锌锆钇镁合金的具体步骤是 1)熔炼通过半连续铸造系统进行镁合金制备，在电阻炉中精炼，5号熔剂作为精炼剂和覆盖剂，由水冷半连续铸造系统浇铸成铸锭。电阻炉中镁锭全部融化后于720℃～730℃扒渣，在干净液面补加5号熔剂；然后加入锌，搅拌3～5分钟，并加熔剂覆盖，升温至760℃，再次进行扒渣和搅拌，加入镁锆和镁钇中间合金；用5号熔剂精炼并静置20min，待降温到710～730℃，浇注成实心圆铸锭，熔炼和浇注过程中用CO2和SF6混合气体进行保护；最后，通过向Mg-2.1Zn-0.3Zr镁合金中逐次增加镁钇中间合金，获取本实施例中以Mg-2.1Zn-0.3Zr为基体的各编号的镁合金铸锭。 2)机加工根据挤压机挤压筒尺寸把挤压坯料加工至合适尺寸。 3)均匀化处理420℃下均匀化退火12小时。 4)热挤压在480℃挤压温度下，在挤压机上挤压成棒材，挤压比为28，并把挤压制品快速冷却。 二、力学性能测试 下面根据国标GB228-2002的标准，对本实施例各编号镁合金材料经过挤压前热处理和挤压变形后加工成标准拉伸试样进行室温拉伸试验。 1)添加钇元素对镁锌锆系镁合金铸态组织和力学性能的影响 参见图1，图中展示了添加不同含量钇的Mg-2.1Zn-0.3Zr镁合金铸态组织的显微照片，其中，图1a为0#镁合金的铸态组织，图1b为1#镁合金的铸态组织，图1c为2#镁合金的铸态组织，图1d为3#镁合金的铸态组织，图1e为4#镁合金的铸态组织。由图1能够看到，与0#镁合金Mg-2.0Zn-0.3Zr相比，添加钇元素之后的1#、2#、3#和4#镁合金本文档来自技高网...
【技术保护点】
镁锌锆钇镁合金，其特征在于合金中各组分的重量百分比为，锌：２．０～４．０％，０．２～０．５％，钇：０．９～５．８％，余量为镁和杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭建，潘复生，吕滨江，王敬丰，
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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