【技术实现步骤摘要】
本申请涉及镁合金，具体涉及一种高伸长率稀土镁合金及其制备方法。
技术介绍
1、镁合金是绿色轻质金属结构材料。纯镁的密度为1.74g/cm3，相当于铝的2/3，钢的1/4。作为一种轻质金属，镁在过去二十年中因其在结构应用中替代铝和钢的潜力而受到广泛关注。
2、然而，镁及其合金的广泛使用仍然受到限制，主要是因为它们的室温塑性差以及由此导致的热机械加工成本高，难以制备形状复杂的结构件。镁的低塑性源于其较少的滑移系以及热变形过程中形成的强织构。以目前应用最广泛的mg-al-zn系az31镁合金为例，抗拉强度约为200～260mpa，但均匀伸长率通常低于12％，无法在室温下承受大变形加工。虽然目前有一些现有技术能够实现高伸长率的镁合金，然而其所需的稀土元素含量较高，不利于降低生产成本。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种高伸长率稀土镁合金及其制备方法，能够有效地提升镁合金的室温成型性和力学性能。
2、为实现上述目的，本申请的技术方案提供一种高伸长率稀土镁合金，包含以下重量百分含量的成分：钕0.5％～2％，锆0％～0.5％，其余为镁和不可避免的杂质。
3、在本申请的一些实施例中，所述钕与所述锆的重量比为(3～6):1。
4、在本申请的一些实施例中，所述不可避免的杂质包括铁、镍、铜和硅中的至少一种，其中所述铁、所述镍及所述硅分别在所述高伸长率稀土镁合金中的重量百分含量不高于0.05％，所述铜在所述高伸长率稀土镁合金中的重量百分含量不高于0.
5、本申请还提供一种高伸长率稀土镁合金的制备方法，包括：制备镁合金铸锭，所述镁合金铸锭包含以下重量百分含量的成分：钕0.5％～2％，锆0％～0.5％，其余为mg和不可避免的杂质；对所述镁合金铸锭进行均匀化热处理和淬火，得到均匀化铸锭；将所述均匀化铸锭预热后进行成型加工，得到所述高伸长率稀土镁合金。
6、在本申请的一些实施例中，在所述镁合金铸锭中，所述钕与所述锆的重量比为(3～6):1；和/或，所述不可避免的杂质包括铁、镍、铜和硅中的至少一种，其中所述铁、所述镍及所述硅分别在所述高伸长率稀土镁合金中的重量百分含量不高于0.05％，所述铜在所述高伸长率稀土镁合金中的重量百分含量不高于0.005％。
7、在本申请的一些实施例中，所述镁合金铸锭的制备方法包括：制备纯镁和镁钕中间合金的第一混合熔体，或者制备纯镁、镁钕中间合金及镁锆中间合金的第二混合熔体；将所述第一混合熔体或所述第二混合熔体升温至750℃～760℃进行搅拌、精炼除气、除渣和保温静置，得到镁合金熔体；将所述镁合金熔体降温至710℃～720℃并进行浇铸，得到所述镁合金铸锭。
8、在本申请的一些实施例中，所述镁合金铸锭的制备方法至少满足以下一条：(1)将纯镁锭熔化为镁液后，在所述镁液中加入预热后的镁钕中间合金，并使所述镁钕中间合金熔化，得到所述第一混合熔体，或者在所述镁液中加入预热后的镁钕中间合金和镁锆中间合金，并使所述镁钕中间合金和镁锆中间合金熔化，得到所述第二混合熔体；(2)所述钕在所述镁钕中间合金中的重量百分数为30％～90％；(3)在制备所述镁合金铸锭的过程中，采用co2和sf6的混合气体进行保护；优选地，co2和sf6的体积比为(90～99):1；(4)浇铸前将模具在150℃～250℃下预热60分钟～120分钟；(5)浇铸时采用钢制的模具。
9、在本申请的一些实施例中，对所述镁合金铸锭进行均匀化热处理时的温度为350℃～450℃，时间为12小时～24小时；和/或，进行均匀化热处理的过程中采用硫化亚铁颗粒进行防氧化保护。
10、在本申请的一些实施例中，所述将所述均匀化铸锭预热后进行成型加工的方法至少满足以下条件之一：1)所述均匀化铸锭的预热温度为300℃～350℃；2)所述成型加工的方式为等温挤压成型，且挤压比为(9～25):1，挤压速度为0.1m/min～0.5m/min。
11、在本申请的一些实施例中，将所述均匀化铸锭预热后进行成型加工，得到所述高伸长率稀土镁合金之后，所述制备方法还包括：将所述高伸长率稀土镁合金在350℃～485℃下退火30分钟～120分钟后，在冷水中淬火。
12、与现有技术相比，本申请的高伸长率稀土镁合金及其制备方法具有如下
13、有益效果：
14、本申请的高伸长率稀土镁合金的成分包括重量百分含量为0.5％～2％的钕、0％～0.5％的锆以及镁和不可避免的杂质，合理的成分构成及含量配比使得镁合金兼具较高的伸长率和优异的综合力学性能，其伸长率可高达50％，屈服强度不小于85mpa，抗拉强度不小于168mpa。
15、同时，实际生产中可以通过调节zr元素含量以及nd元素和zr元素的重量比调控镁合金的力学性能，可调节性较强，且合金元素的含量较低，特别是所需稀土元素的含量低，使得合金型材密度依然可以保持很低，经济效益好。
16、进一步地，本申请的制备方法通过对合金成分、熔炼工艺、均匀化热处理工艺和成型加工工艺进行改进，能够制备出包含α-mg基体和ndh2两相结构的细晶镁合金型材，具有较高的室温成型性与综合力学性能，其性能远超现有的镁合金，且制备过程中使用的镁锆中间合金和镁钕中间合金的熔点都较低，使得制备成本较低，且制备过程简单、易于工业化生产，极具商业应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高伸长率稀土镁合金，其特征在于，包含以下重量百分含量的成分：钕0.5％～2％，锆0％～0.5％，其余为镁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高伸长率稀土镁合金，其特征在于，所述钕与所述锆的重量比为(3～6):1。
3.根据权利要求1或2所述的高伸长率稀土镁合金，其特征在于，所述不可避免的杂质包括铁、镍、铜和硅中的至少一种，其中所述铁、所述镍及所述硅分别在所述高伸长率稀土镁合金中的重量百分含量不高于0.05％，所述铜在所述高伸长率稀土镁合金中的重量百分含量不高于0.005％。
4.一种高伸长率稀土镁合金的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述镁合金铸锭中，所述钕与所述锆的重量比为(3～6):1；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述镁合金铸锭的制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述镁合金铸锭的制备方法至少满足以下一条：
8.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，对所述镁合金铸锭进行均匀化
9.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述将所述均匀化铸锭预热后进行成型加工的方法至少满足以下条件之一：
10.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，将所述均匀化铸锭预热后进行成型加工，得到所述高伸长率稀土镁合金之后，所述制备方法还包括：将所述高伸长率稀土镁合金在350℃～485℃下退火30分钟～120分钟后，在冷水中淬火。
...【技术特征摘要】
1.一种高伸长率稀土镁合金，其特征在于，包含以下重量百分含量的成分：钕0.5％～2％，锆0％～0.5％，其余为镁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高伸长率稀土镁合金，其特征在于，所述钕与所述锆的重量比为(3～6):1。
3.根据权利要求1或2所述的高伸长率稀土镁合金，其特征在于，所述不可避免的杂质包括铁、镍、铜和硅中的至少一种，其中所述铁、所述镍及所述硅分别在所述高伸长率稀土镁合金中的重量百分含量不高于0.05％，所述铜在所述高伸长率稀土镁合金中的重量百分含量不高于0.005％。
4.一种高伸长率稀土镁合金的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述镁合金铸锭中，所述钕与所述锆的重量比为(3～6):1；
【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，曾小勤，朱高明，谷立东，屈雪莲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
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。