一种挤压稀土镁锂合金及其挤压成型方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种挤压稀土镁锂合金及其挤压成型方法，合金化学成分质量百分比为：锂5.21％±0.521％、锌3.44％±0.344％、钇0.32％±0.032％、锆0.01％±0.001％，余量为镁；合金挤压成型方法是按照质量百分比锂5.21％±0.521％、锌3.44％±0.344％、钇0.32％±0.032％、锆0.01％±0.001％，余量为镁，将化学成分在真空感应炉中的石墨坩埚内进行熔炼，将熔炼炉抽真空至0.1Pa，充入氩气保护进行熔炼，熔炼温度为660～730℃，铸铁模浇注成型，之后进行热挤压成型。本发明专利技术强度与塑性有较好配合，稀土含量低，具有较好的热稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种合金及其成型方法
技术介绍
镁锂合金是迄今为止无毒金属材料中最轻的合金，不但具有高比强度、高比刚度和良好的切削加工性能，还具有良好的磁屏蔽、防震等性能。在通讯电子工业、军工和航空航天领域中有着广阔的应用前景。但是，由于镁锂二元合金存在的强度不高、加工硬化能力小、热稳定性差等缺点，使得它难以在实际生产中得到应用。近些年来，研究人员们致力于提高镁锂系合金的综合机械性能、高温变形的热稳定性等，以期使其无法比拟的性能优势转化为实际生产力。例如许道奎等(申请日为2006. 11. 01、专利公开号为CN1948532A)通过控制合金中Zn/Y比，将准晶相引入镁锂合金中，制备了准晶相强化稀土镁锂合金，将其铸锭在400°C下均匀化处理12小时，之后在200°C下进行挤压成型，获得高强度、较好塑性的变形准晶增强稀土镁锂合金；张密林等专利技术了一种高强度的镁锂合金，其成分和性能可参阅申请号为200710144339. 9的专利技术专利文件；申请日为2010. 07. 28、专利公开号为CN101787471A的我国专利，制备了一种高强超韧性低密度超轻镁锂合金，其组成为Mg-5. 5% Li-I % Zn-5% Ca-2% Nd，对其铸锭在355°C氩气保护下进行热处理，之后在300°C条件下挤压加工为型材，其挤压合金室温力学性能为抗拉254MPa，屈服221MPa，延伸率21 %;申请日为2010. 08. 25、专利公开号为CN101812620A的我国专利，通过控制合金中锌、钇元素的配比，获的了一种最优配比的镁锌锆钇高强变形镁合金，其室温抗拉强度为279MPa，屈服强度为184MPa，延伸率可达28%。研究人员们为改善镁合金性能做了大量研究，并取得了很多重要的成果，但是目前关于镁锂系合金研究的相对较少，并且镁锂系合金的加工硬化能力小，热稳定性差的问题仍然没有得到解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供兼具良好综合力学性能和加工硬化能力的。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术一种挤压稀土镁锂合金，其特征是化学成分质量百分比为锂5.21%±0. 521%、锌 3. 44% ±0. 344%、钇 O. 32% ±0. 032%、锆 O. 01 % ±0. 001 %，余量为镁。本专利技术一种挤压稀土镁锂合金挤压成型方法，其特征是按照质量百分比锂5. 21% ±0. 521%、锌 3. 44% ±0. 344%、钇 O. 32% ±0. 032%、锆 O. 01 % ±0.001%，余量为镁，将化学成分在真空感应炉中的石墨坩埚内进行熔炼，将熔炼炉抽真空至O. IPa，充入氩气保护进行熔炼，熔炼温度为660 730°C，铸铁模浇注成型，之后进行热挤压成型。本专利技术还可以包括I、其化学成分质量百分比为锂5. 21 %、锌3. 44%、钇O. 32%、锆O. 01%，余量为镁。2、热挤压成型的条件为温度为300°C、应变速率为0. OOls^1 0. OIjT1或温度为350 400°C、应变速率为0. 001 0. Is'本专利技术的优势在于I、本专利技术提供一种强度与塑性有较好配合的低稀土含量超轻挤压镁锂合金。 2、本专利技术合金由于微量稀土元素的添加，形成稀土相化合物，使合金具有较好的热稳定性。3、本专利技术合金在本专利技术提供的热加工区间内通过塑性加工获得的变形镁锂合金，在室温时具有适中强度、较好塑性、较好的加工硬化能力的特点，特别适用于高比强度，安全性要求较高的用材需求。4、本专利技术提供的热挤压成型及其变形参数操作简单、易于控制。附图说明图Ia为本专利技术的实例所述铸态合金的金相观察，图lb、图Ic为铸态合金的扫描电镜观察结合EDS (能谱)分析；图2a为本专利技术实例所述铸态合金0. OOls-1的热压缩应力-应变曲线，图2b为本专利技术实例所述铸态合金0. 01 的热压缩应力-应变曲线；图3a为本专利技术实例所述铸态合金300°C应变速率为0. Ols^1热压缩后的显微组织观察，图3b为本专利技术实例所述铸态合金350°C应变速率为0. Ols-1热压缩后的显微组织观察，图3c为本专利技术实例所述铸态合金400°C应变速率为0. (Us—1热压缩后的显微组织观察，图3d为本专利技术实例所述铸态合金450°C应变速率为0. Ols-1热压缩后的显微组织观察，图3e为本专利技术实例所述铸态合金350°C应变速率为0. Ols^1热压缩时析出相形态观察；图4a为本专利技术实例所述铸态合金经挤压成型后的金相观察；图4b为SEM析出相形态观察。具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述结合图I 4，I、合金熔炼和浇铸本专利技术稀土镁锂合金的化学成分质量百分比为锂5. 21 %，锌3. 44%，钇0. 32%，锆0. 01 %，余量为镁。熔炼在真空感应炉中的石墨坩埚内进行，将熔炼炉抽真空至0. IPa,充入氩气保护进行熔炼，熔炼温度为660 730°C，铸铁模浇注成型。2、铸态合金组织观察如图I (a)为铸态合金的金相观察，图I (b)、(C)为铸态合金的扫描电镜观察结合EDS (能谱)分析。可知铸态合金组织较为粗大，铸态合金是由a-Mg相、P -Li相、镁锌相以及稀土镁锌钇相组成，并且P -Li相含量较少，镁锌相主要沿界面分布、稀土相沿界面和基体内部都有分布。3、热压缩试验把铸态合金机加工成cI5SmmX 12mm的小圆柱体试样，利用Gleeble-1500热力模拟试验机在变形温度分别为250、300、350、400、450°C，应变速率分别为0. 001,0. 01,0. I、I、IOs-I的条件下对铸态合金进行热压缩实验。由压缩实验所得的真应力-应变(如图2所示)可见本专利技术合金具有显著的加工硬化能力、较高的热稳定性，并且没有出现一般Mg-Li合金应力随应变下降的现象。 4、热加工性能分析根据实验数据，建立合金的热加工图，利用光学显微镜结合扫描电镜观察合金压缩后的组织演化，分析合金的热加工性能，由加工图和组织观察结果得出该合金的热挤压成型最优区间为温度为300°C左右、应变速率为0. OOls^1 0. Ols'以及温度为350 400°C、应变速率为0. 001 0. Is—1 ;压缩显微组织如图3所示，在这些区域变形合金都发生了不同程度的动态再结晶(DRX)，DRX区域为材料成型优先选择的安全区域，有利于控制材料的显微组织并且优化材料的加工性能。5、热挤压根据热压缩所得出的最优成形温度和应变速率范围，在挤压机上对本专利技术铸态合金进行热挤压，挤压比为16。6、挤压态合金显微组织分析图4 (a)为挤压态合金的金相显微组织，由图4 (b)观察挤压态合金第二相在变形过程中的碎化、分布情况。通过观察可知，挤压后析出相的碎化情况较压缩后更加充分，组织更加均匀。7、室温力学性能测试对本专利技术挤压态合金在岛津AG-I型立式250KN电子万能材料试验机上进行室温拉伸试验，合金拉伸方向沿挤压轴向，拉伸速度3mm/min。其室温拉伸性能(平均值)为屈服强度132MPa、抗拉强度215MPa、延伸率20. 9%。由此试验结果可以发现该合金的屈强比较低，加工硬化能力较高。本专利技术稀土镁锂合金中各元素的作用如下Li的添加能够进一步降低镁的密度,并且能够降低hep结构a -Mg的轴比c/a,激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昭运，余春，李志强，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：