【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于稀土镁合金材料，具体涉及一种高强高塑性稀土镁合金变形材及其制备方法。
技术介绍
1、镁及镁合金具有较小的密度，较高的比强度，良好的导热性、机械性能、电磁屏蔽性能及阻尼减震性能，易于回收等优点，被冠以“21世纪最轻的绿色金属结构材料”的美誉。同时，我国有着天然的镁金属资源优势，我国镁矿资源蕴藏量约占全球总储量的22.5％，位居世界第一。因此，镁及镁合金在汽车轻量化发展过程中备受青睐。然而，镁合金的晶体结构为密排六方，室温下可启动的滑移系较少，塑性较差，这成为掣肘变形镁合金应用的关键因素。
2、在现有的高强高塑性稀土镁合金中，如中国专利公开号cn115074588a专利技术名称为一种高强塑稀土镁合金的制备工艺及高强塑稀土镁合金，公开了一种mg-gd-y-mn-sc高强稀土镁合金变形材，经固溶处理、预时效处理后，再加以挤压变形，后继续热处理，其屈服强度可达抗拉强度465mpa，延伸率3.7％左右，但其热处理工艺复杂，合金塑性较差，无法满足高
对高强镁合金的需求，限制了高强镁合金的大规模应用。
技术实现思路
1、为了解决目前镁合金材料综合力学性能低的技术问题，本专利技术提供了一种高强高塑性稀土镁合金变形材，通过加入ca元素，并调整合金中各金属元素的配比，其中，ca的加入不仅能弱化合金的基面织构，促进镁合金柱面和锥面滑移的开启，使合金的塑性变形能力提高，还能提高合金的耐蚀性，增强镁合金的耐高温氧化性，同时，在mg2ca颗粒相和ca偏聚辅助作用下，通过常规挤压、
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种高强高塑性稀土镁合金变形材，由以下质量分数的原料制得：gd：8％-9.5％，y：3％-4.5％，zn：2％-3.5％，zr：0.4％-0.6％，ca：0.3％-0.6％，余量为mg。
4、本专利技术还提供了一种上述的高强高塑性稀土镁合金变形材的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)熔炼与浇铸：按上述的质量分数称取原料，经熔炼、浇铸，得到镁合金铸坯；
6、(2)均质化处理：将镁合金铸坯置于500-520℃下，保温18-22h，随后进行空冷，再去皮处理；
7、(3)变速等温挤压处理：将均质化处理后的镁合金铸坯预热至400-420℃，模具预热至370-390℃，挤压过程中镁合金铸坯的温度保持在400℃以上，挤压得到棒材；
8、(4)时效处理：将棒材置于190-210℃，保温35-45h后，取出进行空冷，得到高强高塑性稀土镁合金变形材。
9、在本专利技术的一实施例，还优选为，步骤(1)所用的原料为mg锭、mg-30gd中间合金、mg-30y中间合金、mg-30zr中间合金、mg-30ca和zn锭。
10、在本专利技术的一实施例，还优选为，步骤(1)所述的熔炼与浇铸包括先将mg锭放入炉中升温熔化，并通保护气，待炉温升至740-750℃℃，依次加入mg-30gd中间合金、mg-30y中间合金和zn锭，保温10min后设置炉温为740-750℃，继续保温15min，再依次加入mg-30zr中间合金和mg-30ca中间合金，继续保温15min进行精炼，继续搅拌得到合金液，将所述合金液浇筑得到镁合金铸坯。
11、在本专利技术的一实施例，还优选为，步骤(3)所述的挤压处理包括挤压加工时，挤压比为10-13。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
13、本专利技术的一种高强高塑性稀土镁合金变形材，通过加入ca元素，并调整合金中各金属元素的配比，其中，ca的加入不仅能弱化合金的基面织构，促进镁合金柱面和锥面滑移的开启，使合金的塑性变形能力提高，还能提高合金的耐蚀性，增强镁合金的耐高温氧化性，同时，在mg2ca颗粒相和ca偏聚辅助作用下，通过常规挤压、退火获得了织构弱化、动态析出相溶解、加工硬化消除的超细晶镁合金，该镁合金变形材表现出优异的综合力学性能，屈服强度为416mpa-420mpa，抗拉强度为471mpa-477mpa，延伸率为13.0％-13.7％。
14、1)ca在共晶温度下的最大固溶度为0.82wt％，200℃时固溶度降低至0.38wt％，以致mg-re合金中微量添加ca即可生成大量mg2ca颗粒相。该mg2ca颗粒相在挤压过程中可为动态再结晶提供大量形核位点，一方面提高再结晶体积分数，另一方面基于psn机制形核的再结晶晶粒往往具有随机取向，使得挤压织构明显弱化。众所周知，挤压后进行退火处理，可充分溶解挤压过程中形成的动态析出相并消除加工硬化，从而使得延展性得到明显改善。
15、2)退火过程中再结晶晶粒也会发生明显长大，以致强度损失严重。在本专利技术中，由于ca在再结晶晶界处的偏聚，对再结晶晶界的迁移起到了强烈的钉扎作用，明显抑制了再结晶晶粒的长大。因此，在mg2ca颗粒相和ca偏聚辅助作用下，经挤压、退火处理后形成了织构弱化、动态析出相溶解、加工硬化消除的超细晶结构，在达到超高强度的同时保持优异延伸率。
16、3)超高强mg-re合金中re添加量一般在15wt％左右，re元素昂贵的价格无疑使得合金成本明显提高。本专利技术在降低gd、y总量至13wt％左右的基础上，仅通过微量添加ca元素就达到了与高re含量mg-re合金相当的强度，同时还保持了优异的延伸率。ca作为碱土元素，价格较为低廉，因此本专利技术不仅解决了镁合金强韧性存在倒置关系的技术瓶颈，还有一定的经济效益。此外，本专利技术采用常规的挤压、退火处理，易于在工业生产中实现。
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1.一种高强高塑性稀土镁合金变形材，其特征在于，由以下质量分数的原料制得：Gd：8％-9.5％，Y：3％-4.5％，Zn：2％-3.5％，Zr：0.4％-0.6％，Ca：
2.一种如权利要求1所述的高强高塑性稀土镁合金变形材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的的高强高塑性稀土镁合金变形材的制备方法，其特征在于，步骤(1)所用的原料为Mg锭、Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金、Mg-30Zr中间合金、Mg-30Ca和Zn锭。
4.根据权利要求3所述的的高强高塑性稀土镁合金变形材的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的熔炼与浇铸包括先将Mg锭放入炉中升温熔化，并通保护气，待炉温升至740-750℃，依次加入Mg-30Gd中间合金、Mg-30Y中间合金和Zn锭，保温10min后设置炉温为740-750℃，继续保温15min，再依次加入Mg-30Zr中间合金和Mg-30Ca中间合金，继续保温15min进行精炼，继续搅拌得到合金液，将所述合金液浇筑得到镁合金铸坯。
5.根据权利要求2所述的的高强高塑性稀土
...【技术特征摘要】
1.一种高强高塑性稀土镁合金变形材，其特征在于，由以下质量分数的原料制得：gd：8％-9.5％，y：3％-4.5％，zn：2％-3.5％，zr：0.4％-0.6％，ca：
2.一种如权利要求1所述的高强高塑性稀土镁合金变形材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的的高强高塑性稀土镁合金变形材的制备方法，其特征在于，步骤(1)所用的原料为mg锭、mg-30gd中间合金、mg-30y中间合金、mg-30zr中间合金、mg-30ca和zn锭。
4.根据权利要求3所述的的高强高塑性稀土镁合...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾健，张迁，王锋华，王甫霖，董帅，靳丽，董杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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