一种高强度高塑性镁合金制造技术

本发明专利技术公开一种高强度高塑性镁合金，用于金属材料类领域。所述镁合金包含的各成分及其重量百分比为：１．３－２．５％Ｍｎ，２－６％Ｇｄ，０．１－０．６％Ｚｒ，余量为Ｍｇ及不可避免的杂质。本发明专利技术以Ｍｎ、Ｚｒ为基本成分，添加Ｇｄ，生成（ＭｇＧｄ）相和（ＭｎＧｄ）相细化晶粒，影响Ｚｒ在合金中的分布，其平均抗拉强度２１６ＭＰａ，屈服强度１５３ＭＰａ，延伸率３５％，与Ｍ２系列合金相比，抗拉强度、屈服强度、延伸率都有大幅度提高。

A high strength, high plasticity magnesium alloy

The invention discloses a magnesium alloy with high strength and high plasticity, which is used in the field of metal materials. The magnesium alloy contains various components and their weight percentages are: 1.3 - 2.5%Mn, 2 - 6%Gd, 0.1 - 0.6%Zr, margin Mg, and unavoidable impurities. The present invention uses Mn and Zr as the basic component, adding Gd generation (MgGd) and (MnGd) phase grain refinement, influence the distribution of Zr in the alloy, the average tensile strength of 216MPa, yield strength 153MPa, elongation of 35%, compared with the M2 alloy, the tensile strength, yield strength and elongation are greatly improve.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及Mg-Mn系的高强度高塑性镁合金，属于金属材料

技术介绍
镁合金具有低密度、耐腐蚀和易回收等优异性能，但其较低的强度和塑性变形能力阻碍了其广泛使用。在Mg-Mn系合金熔炼过程中，锰与铁能生成Mn-Fe化合物而沉淀于熔体底部，使该系合金具有较高的耐腐蚀性能，但较差的室温和高温强度限制了该合金工业化应用。M2合金具有良好的塑性变形能力及较低的价格，曾得到广泛使用。但其较低的强度，加之合金元素含量低，不能通过热处理强化，使M2镁合金在现代工业中的应用很少。 Zr是镁合金中有效的晶粒细化剂，一方面六方a -Zr的晶格常数与镁的晶格常数很接近，锆和锆的化合物可起到镁合金晶核的作用，从而显著细化镁合金的铸造组织，提高组织的均匀性和性能的稳定性；另一方面，Zr能抑制晶粒长大，从而使含锆合金在退火和热处理后仍具有较高的力学性能。Zr在液态镁中最大固溶度为0. 6%， Zr原子溶入Mg基体中也产生一定的固溶强化作用。但Zr添加到Mg-Mn系合金中会与Mn形成化合物沉到坩埚底部使Zr失效。
技术实现思路
针对现有M2合金强度较低的不足，以及含Mn合金中不适合用Zr细化晶粒的问题，本专利技术的目的是提供一种不但具有良好的塑性变形能力，同时强度较高，价格较低的高强度高塑性的镁合金。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种高强度高塑性镁合金，包含的化学成分及其重量百分比1. 3-2. 5% Mn，2-6% Gd，O. 1-0.6% Zr，余量为Mg及不可避免的杂质。本专利技术以Mn、 Zr为基本成分，添加适量的Gd，一方面生成(MgGd)相和(MnGd)相细化晶粒，另一方面影响Zr在合金中的分布，避免Zr与Mn生成稳定化合物使Zr失效。 本专利技术优选配方(重量百分比)2% Mn，2-6% Gd，0.6% Zr，余量为Mg及不可避免的杂质。Mn、Zr在镁中的最大固溶度分别为2.2X、0.6X。为能使其发挥最好的固溶强化效果，将Mn、Zr的优选重量百分比设置为2%、0. 6% 。 Gd在镁中的最大固溶度为23. 5%，但其密度大、成本高，不宜添加较多含量的Gd。在30(TC左右，Gd在镁中的最大固溶度仍能达到6%，因此设置其上限为6% ;而Gd添加的较少时，Mn仍会使Zr失效，而2%是一个较好的下限值。 相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果 钆能改善镁合金的综合力学性能。镁合金滑移系少，层错能较低，晶界扩散速度较高是镁合金容易发生动态再结晶的主要原因。而钆原子半径大，在镁中原子扩散能力差，因此钆的加入可以提高镁合金再结晶温度并减缓再结晶过程。除此之外，在镁合金中添加钆能析出热稳定较高的Mg24Gd5、Mg5Gd及Mg3Gd等弥散颗粒，抑制晶粒的长大，从而大幅度提高镁合金的室温和高温强度。Gd在Mg中的固溶度为23. 5% ，能起到较好的固溶强化作用。而本专利技术添加Gd除具上述作用外，还能避免Zr在含Mn镁合金中的失效，改善Zr在含Mn合金中的分布，使Zr仍能发挥细化晶粒的作用。 采用本优选方案制成的镁合金具有如下机械性能平均抗拉强度216MPa，屈服强度153MPa，延伸率35X。与M2系列合金相比，抗拉强度、屈服强度、延伸率分别提高了44X、74%、74%。具体实施方式 实施例1 本专利技术合金成分(重量百分比)为2% Mn，2% Gd，0.6% Zr，余量为Mg及不可避免的杂质。按照上述成分配制合金，Mn、 Gd、 Zr元素的引入都是采用添加Mg-Mn、 Mg-Gd、Mg-Zr中间合金实现，Mn、 Gd、 Zr在中间合金中的重量百分比分别为4. 10%、24. 50%、27. 85%。该合金采用半连续搅熔铸造法制备，将坩埚用溶剂洗净，炉底撒2号溶剂，将纯镁锭6. 720kg， Mg-Mn中间合金10. 153kg， Mg-Gd中间合金1. 698kg， Mg-Zr中间合金2. 242kg预热后加到坩埚中，加温，撒上覆盖剂，通入SF6和C02混合气体保护，待溶化后搅拌，静置20min浇铸。该合金预热到48(TC，在45(TC下挤压后，抗拉强度为205. 07MPa，屈服强度为149. 98MPa，延伸率为36. 75 % 。 实施例2合金成分(重量百分比)为2XMn，4XGd，0.6XZr，余量为Mg及不可避免的杂质。采用纯镁锭6. 720kg，Mg-Mn中间合金13. 586kg，Mg-Gd中间合金4. 545kg，Mg-Zr中间合金3. 000kg。其制造工艺与实施例l相同。其抗拉强度为205. 73MPa，屈服强度为141. 99MPa，延伸率为34. 85%。 实施例3 合金成分(重量百分比)为2% Mn，6% Gd，0.6% Zr，余量为Mg及不可避免的杂质。采用纯镁锭6. 720kg， Mg-Mn中间合金20. 529kg， Mg-Gd中间合金10. 302kg， Mg-Zr中间合金4. 533kg。其制造工艺与实施例1相同。其抗拉强度为236. 63MPa，屈服强度为168. 04MPa，延伸率为32. 35 % 。 最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度高塑性镁合金，其特征在于：包含的化学成分及其重量百分比１．３－２．５％Ｍｎ，２－６％Ｇｄ，０．１－０．６％Ｚｒ，余量为Ｍｇ及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
一种高强度高塑性镁合金，其特征在于包含的化学成分及其重量百分比1.3-2.5％Mn，2-6％Gd，0.1-0.6％Zr，余量为Mg及不可避免的杂质...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡耀波，潘复生，邓娟，彭建，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]