【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强mg-zn-y-nd合金的方法，属于镁合金制造领域，尤其属于高强韧镁合金制备领域。
技术介绍
1、镁合金作为最轻量化的金属结构材料，同时兼具有比强度高、降噪减振好、电磁屏蔽性好、易于回收等优点，在交通车辆、航空航天、电子通讯、国防科技等领域中具有十分广阔的应用前景。特别是随着对交通运输装备的轻量化、节能、环保和生态环境等要求的日益提高，镁合金在交通运输装备领域中的应用越来越受到重视。然而，镁合金自身具有的缺点，如强度较低、韧性较差等问题，限制了镁合金的工业化广泛应用。因此，要进一步扩大镁合金的应用范围，满足其在高
的应用，必须提高镁合金的综合性能。
2、准晶因其独特的原子排列结构而具有优异的机械和物理性能，如高强度、低摩擦系数、抗氧化、耐腐蚀等，将其作为增强相引入到镁合金中可提高镁合金的综合性能，为新型镁合金的开发和实际应用提供了一条新途径。近年来，因mg-zn-y系合金微观组织中含有准晶相而成为研究热点，各国学者对mg-zn-y系准晶合金的成分设计、制备方法及力学性能、物理性能等开展了大量的研究工作。
3、准晶增强mg-zn-y系合金的生产工艺流程主要包括铸造和塑性加工。在准晶增强mg-zn-re合金的铸态微观组织中，准晶相i-phase多以层片状共准晶的形式分布于先凝固的α-mg枝晶间。经过塑性加工后，层片状的准晶相i-phase碎化为弥散分布在α-mg基体上的小颗粒，作为强化相提高mg-zn-y系合金的力学性能。
4、准晶
5、目前准晶增强mg-zn-y合金中准晶i-phase颗粒多为微米级，而关于纳米级的准晶相颗粒增强mg-zn-y合金的研究较少，现有技术很难进一步细化准晶i-phase颗粒的尺寸。为了获得力学性能优良的准晶增强mg-zn-y合金，现有方法可通过提高zn、y的含量增加mg-zn-y合金中的准晶i-phase含量，但提高zn、y的含量会导致合金的延伸率降低，且将显著提高合金成本；现有方法还通过半固态处理实现准晶层片的纳米化，进而通过热挤压转变为纳米颗粒，但半固态淬火处理过程中，坯料极易出现裂纹，很难直接应用于工业生产。在实际应用，要求镁合金具有优良的综合力学性能，因此开发可应用于工业生产的兼具优良的屈服强度、拉伸强度和延伸率的高性能镁合金及其加工技术是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的是提供一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强mg-zn-y-nd合金的方法。该方法可制备兼具优良的屈服强度、拉伸强度和延伸率的高性能镁合金。
2、本专利技术实现其专利技术目的所采取的技术方案是：一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强mg-zn-y-nd合金的方法，其步骤如下：
3、a、按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，制备铸态mg-zn-y-nd合金；所述设定的各组成元素的质量百分含量分别为：2.5-11％zn、0.5-2.5％y、0.05-1％nd，其余为mg；
4、b、将步骤a制备的铸态mg-zn-y合金在360-430℃退火10-20h，随炉冷却；
5、c、将步骤b得到的经过退火处理的mg-zn-y-nd合金在300-380℃下保温2-4h后，进行热挤压，挤压温度为300-380℃，挤压比为9-80：1；
6、d、将步骤c得到的热挤压加工后的mg-zn-y-nd合金置于电磁感应加热炉中，升温至500-560℃，保温0-20min，然后进行应力淬火处理；
7、e、将步骤d得到的mg-zn-y-nd合金在300-380℃下保温2-4h后，然后进行二次热变形；所述二次热变形的具体操作是：二次热变形温度为300-380℃，挤压比为9-80：1。
8、f、将步骤e中得到的mg-zn-y-nd合金在160-220℃下时效10-40h，即可得到纳米准晶增强mg-zn-y-nd合金。
9、本专利技术的反应原理是：步骤a得到的铸态mg-zn-y-nd合金中准晶相形貌为微米级层片间距的共准晶(α-mg+i-phase)组织，经步骤b退火处理和步骤c热挤压加工后，使层片间距为微米级的共准晶组织破碎为微米级准晶(i-phase)颗粒；然后再通过步骤d处理使准晶相形貌转变为层片间距为纳米级的共准晶(α-mg+i-phase)组织；最后经过步骤e二次热变形后，使层片间距为纳米级的共准晶组织破碎为纳米级准晶(i-phase)颗粒，弥散的分布于α-mg基体上；另外，添加nd元素可进一步细化α-mg基体晶粒尺寸，并析出mg-nd纳米相；进而制备出兼具优良的屈服强度、拉伸强度和延伸率的高性能mg-zn-y合金。
10、进一步地，本专利技术所述步骤a制备铸态mg-zn-y-nd合金所设定的各组成元素的质量百分含量分别为：3.8-6.5％zn、0.9-1.8％y、0.3-0.6％nd，其余为mg，且所述zn、y质量百分含量比值为4-5：1。
11、试验验证，上述元素的质量百分含量可更稳定制备的层片间距小于50nm的(α-mg+i-phase)共准晶增强mg-zn-y-nd合金，而且低合金元素含量也降低了mg-zn-y-nd合金的制备成本；同时，合金元素含量低时，(α-mg+i-phase)共准晶含量降低，增强了mg-zn-y-nd合金的塑性加工性能。
12、进一步地，本专利技术所述步骤d中将步骤c得到的热挤压加工后的mg-zn-y-nd合金置于电磁感应加热炉中，升温至510-540℃，保温2-10min，然后进行应力淬火处理。
13、试验验证，上述温度范围和保温时间更有利于制备稳定的纳米级层片间距的mg-zn-y-nd合金，从而有利于制备各方面性能优异的具有纳米级准晶(i-phase)颗粒的准晶增强mg-zn-y-nd合金。
14、进一步地，本专利技术所述步骤a制备铸态mg-zn-y-nd合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯mg置于坩埚中加热，加热至340-360℃时通入co2+sf6混合保护气体，待纯mg全部融化后，分别将纯zn、mg-y和mg-nd中间合金置于纯mg熔体中，继续加热至720-780℃，搅拌10-30min，随后精炼并静置10-20min，待温度降至710-740℃时，进行浇注，即得铸态mg-zn-y-nd合金。
15、进一步地，本专利技术所述步骤c中的对步骤b得到的经过退火处理的mg-zn-y-nd合金进行热挤压的挤压比为9-30：1。
16、试验验证，上述挤压比可以使后续制备的共准晶增强mg-zn-y-nd合金的层片间更加均匀，有利于制备稳定的纳米级层片间距的mg-zn-y-nd合金，从而有利于制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤A制备铸态Mg-Zn-Y-Nd合金所设定的各组成元素的质量百分含量分别为：3.8-6.5％Zn、0.9-1.8％Y、0.3-0.6％Nd，其余为Mg，且所述Zn、Y质量百分含量比值为4-5：1。
3.根据权利要求2所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤D中将步骤C得到的热挤压加工后的Mg-Zn-Y-Nd合金置于电磁感应加热炉中，升温至510-540℃，保温2-10min，然后进行应力淬火处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤A制备铸态Mg-Zn-Y-Nd合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯Mg置于坩埚中加热，加热至340-360℃
5.根据权利要求1所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤C中的对步骤B得到的经过退火处理的Mg-Zn-Y-Nd合金进行热挤压的挤压比为9-30：1。
6.根据权利要求1所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤D中进行应力淬火处理的淬火介质为20-80℃的水。
7.根据权利要求1所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤D中进行应力淬火处理的附加应力值为2-50Mpa。
8.根据权利要求1所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤E中二次热变形的具体操作是：二次热挤压变形温度为320-350℃，挤压比为9-30：1。
9.根据权利要求1所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤E中二次热变形的具体操作是：二次模锻温度为320-350℃。
10.根据权利要求1所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强Mg-Zn-Y-Nd合金的方法，其特征在于：所述步骤F中时效温度为170-200℃，时效时间为10-25h。
...【技术特征摘要】
1.一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强mg-zn-y-nd合金的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强mg-zn-y-nd合金的方法，其特征在于：所述步骤a制备铸态mg-zn-y-nd合金所设定的各组成元素的质量百分含量分别为：3.8-6.5％zn、0.9-1.8％y、0.3-0.6％nd，其余为mg，且所述zn、y质量百分含量比值为4-5：1。
3.根据权利要求2所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强mg-zn-y-nd合金的方法，其特征在于：所述步骤d中将步骤c得到的热挤压加工后的mg-zn-y-nd合金置于电磁感应加热炉中，升温至510-540℃，保温2-10min，然后进行应力淬火处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种半固态应力淬火与热变形复合制备纳米准晶增强mg-zn-y-nd合金的方法，其特征在于：所述步骤a制备铸态mg-zn-y-nd合金的具体操作是：按照设定的各组成元素的质量百分含量配比，将纯mg置于坩埚中加热，加热至340-360℃时通入co2+sf6混合保护气体，待纯mg全部融化后，分别将纯zn、mg-y和mg-nd中间合金置于纯mg熔体中，继续加热至720-780℃，搅拌10-30min，随后精炼并静置10-20min，待温度降至710-740℃时，进行浇注，即得铸态m...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂季冰，周宗岩，张金虹，张英波，
申请(专利权)人：捷安特轻合金科技海安有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。