一种低成本微合金化高性能快速挤压镁合金及其制备方法技术

技术编号：41062975 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-24 11:15

本发明专利技术提供了一种低成本微合金化高性能快速挤压镁合金及其制备方法，属于金属材料加工领域，按照质量百分比计，所述镁合金成分为：铋：0.4‑2.2wt.％，锰：0.3‑0.7wt.％，锌：0.2‑0.6wt.％，铝：0.2‑0.5wt.％，其余为镁和不可避免的杂质，不可避免的杂质含量≤0.05wt.％。该合金体系合金化元素总含量≤4wt.％，属于低合金体系。所述的合金制备方法主要包括：将精炼的镁合金进行浇铸，后挤压成棒材。本发明专利技术节约原料生产成本，简化了长时间高温热处理工艺，能够产生细晶强化、第二相强化，获得的合金具有高强度，同时保持较高的延伸率，其中，屈服强度≥253MPa、抗拉强度≥290MPa、延伸率≥11％。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料加工领域，具体涉及一种低成本微合金化高性能快速挤压镁合金及其制备方法。

技术介绍

1、镁合金作为最轻的金属结构材料，具有低密度、高比强度和比刚度、阻尼减振性和切削性好、易于回收等优点，被誉为“21世纪绿色材料”，在航空航天、汽车、轨道交通、3c产品及医疗器械等领域发挥了重要作用。现有商业镁合金绝对强度较低，难以满足汽车、轨道交通等结构件的服役要求。通常添加大量合金化元素(包括稀土元素)可以通过细晶强化和第二相强化有效提高镁合金的强度，例如dong等人2023年在journal of magnesium andalloys第11卷第1683-1696页上发表的difference in extrusion temperaturedependences of microstructure and mechanical properties between extruded az61and az91 alloys文章中报道：铸造az61和az91合金中含有大量金属间化合物，两种合金在420℃固溶处理20小时后进行热挤压，300℃下挤压az61和az91镁合金的屈服强度分别为183mpa和232mpa，400℃挤压两种合金的屈服强度分别为197mpa和224mpa，挤压速度为1.5m/min。类似地，2020年aria afsharnaderi等人在materials science&engineering a第792卷第644-647页上发表的enhanced mechanical properties

技术实现思路

1、为了解决上述技术难题，本专利技术提供了一种低成本微合金化高性能快速挤压镁合金，按照质量百分比计，合金由如下成分组成：铋：0.4-2.2wt.％，锰：0.3-0.7wt.％，锌：0.2-0.6wt.％，铝：0.2-0.5wt.％，不可避免的杂质含量≤0.05％，余量为镁，所述的合金成分含量≤4％；

2、所述镁合金的制备方法包括如下步骤：

3、(1)根据合金成分比例配料，在体积比为95-99:5-1的co2和sf6的混合气体保护下，依次将纯镁、镁锰中间合金、纯铋、纯锌及纯铝在500-690℃下熔炼，待合金完全熔化后搅拌、除渣5-20min，通入氩气、静置保温15-30min，获得合金熔体，利用重力浇铸法将合金熔体注入预热150-250℃的模具中，获得镁合金铸锭；

4、(2)将步骤(1)获得的合金铸锭进行车皮，得到镁合金坯料；

5、(3)热挤压：将步骤(2)获得的坯料和挤压模具在300-310℃预热2-3小时，再将坯料在300-310℃进行挤压，挤压速度为4-5m/min，挤压比为26-30:1，获得低成本微合金化高性能快速挤压镁合金，合金的屈服强度≥253mpa、抗拉强度≥290mpa、延伸率≥11％。

6、进一步地，所述的铋：0.45-2.1wt.％、锰：0.35-0.65wt.％、锌：0.25-0.55wt.％、铝：0.35-0.45wt.％。

7、与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：

8、本专利技术通过创新型合金成分设计，辅以热-力耦合加工工艺协同调控，实现了细晶强化、第二相强化等多种强化效果，构筑的挤压合金组织表现出较弱的织构，在塑性变形过程中有利于促进非基面滑移开启，显著提高合金塑性，因此，本专利技术制备的合金表现出良好的强度和塑性。本专利技术的合金元素种类少、含量较低并且原材料易回收，显著降低了材料生产成本；使得合金元素添加量控制在4％以内，符合材料轻量化的需求；本专利技术省略了高温长时间的固溶或均质化等热处理工艺，通过直接进行快速热挤压，缩短了合金制备流程，且挤压速度较快，提高了合金生产效率，有利于工业生产；本专利技术形成了小尺寸高熔点共晶相，弥散均匀分布在晶界和晶粒内部，这些相具有较好的热稳定性，此外，在热变形过程中能够钉扎晶界，原位生成高热稳定性纳米强化相，促进晶界处发生偏聚和动态再结晶的同时，有效抑制晶粒的长大，达到细晶强化的效果。综上：本专利技术通过合金组分之间的相互作用、配比、工艺及工艺参数的协同调控作用，同步实现合金微观组织的改善以及合金强度和延伸率的提高，其中，屈服强度≥253mpa、抗拉强度≥290mpa、延伸率≥11％。

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【技术保护点】

1.一种低成本微合金化高性能快速挤压镁合金，其特征在于：按照质量百分比计，合金由如下成分组成：铋：0.4-2.2wt.％，锰：0.3-0.7wt.％，锌：0.2-0.6wt.％，铝：0.2-0.5wt.％，不可避免的杂质含量≤0.05％，余量为镁，所述的合金成分含量≤4wt.％；

2.根据权利要求1所述的一种低成本微合金化高性能快速挤压镁合金，其特征在于：按照质量百分比计，所述的铋：0.45-2.1wt.％、锰：0.35-0.65wt.％、锌：0.25-0.55wt.％、铝：0.35-0.45wt.％。

【技术特征摘要】

1.一种低成本微合金化高性能快速挤压镁合金，其特征在于：按照质量百分比计，合金由如下成分组成：铋：0.4-2.2wt.％，锰：0.3-0.7wt.％，锌：0.2-0.6wt.％，铝：0.2-0.5wt.％，不可避免的杂质含量≤0.05％，余量为镁，所述的合金成...

【专利技术属性】
技术研发人员：管凯，于运新，王慧远，王珵，查敏，陈思宇，任明文，杨治政，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：

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