[發明專利]一種細晶粒高強變形鎂合金材料

有效

• 申請號: 200910103079.X
• 申請日: 2009-01-16
• 公開（公告）號: CN101476073A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 張靜;潘復生;楊亮;馬奇;左汝林
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及一種鎂合金材料，尤其涉及一種具有穩定細晶粒組織和高強度的變形鎂合金。屬于金屬材料技術領域。

背景技術

鎂合金是最輕的工業結構材料，近年來在3C、航空航天、交通運輸等行業受到愈來愈廣泛的關注。但是，鎂合金的發展應用遠不及鋁合金，其主要原因有兩點：第一，鎂的絕對強度不足；第二，鎂的塑性變形能力差，還無法滿足許多工業產品和設備的要求。眾所周知，在金屬材料強化機制當中，僅晶粒細化既可以提高材料的強度同時又提高材料的塑性。目前，晶粒細化方式有兩大類，一類是鑄態晶粒細化，即在鑄造成型過程中，通過向液態金屬中添加晶粒細化劑，如碳類變質劑(MgCO₃、CaCO₃、C₂C1₆)、Mg-Zr中間合金等，或對熔體施加物理作用力，使合金凝固結晶時形成細小晶粒的鑄態組織，但是其晶粒細化效果有限；另一類是動態再結晶晶粒細化，即在熱變形過程中通過再結晶生成細小無畸變的新晶粒。鎂的層錯能低，易于發生動態再結晶，實踐表明可以有效細化晶粒。但是目前應用的商業鎂合金，其熱變形細晶組織穩定性不夠好，在熱加工后冷卻到室溫的過程中即有大的晶粒長大傾向，從而導致鎂合金制品塑性降低。為了將熱變形后的細晶組織保留下來，目前生產中普遍采用快速冷卻方式；但是即便如此，由于熱加工后的鎂合金制品通常還需要經過后續的溫、熱加工或熱處理來調整其內部組織、外型尺寸和性能等以滿足不同的使用要求，在這些工序當中仍然將發生晶粒長大。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種具有穩定細晶粒組織和高強度的變形鎂合金。

本發明的目的是這樣實現的：一種細晶粒高強變形鎂合金材料，其特征在于，所述鎂合金由鎂、鋅、鋯和稀土鉺組成，其重量百分組成為鋅8.5％～9.5％、鋯0.4～0.8％、稀土鉺0.4％～4.0％，其余為鎂和不可避免的雜質。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

1.本發明細晶粒高強變形鎂合金材料中由于添加了稀土元素鉺，鉺與合金元素鋅以及基體元素鎂結合形成一定體積分數和大小的Mg-Zn-Er三元化合物相，該化合物相具有較高的熔點和熱穩定性，在熱變形過程中能夠有效釘扎晶界，抑制再結晶晶粒長大，得到細小的熱變形晶粒組織。

2.本發明與傳統高強度變形鎂合金相比，提高了合金元素鋅的含量，彌補了因鋅與稀土化合而導致的基體鋅固溶度的降低，從而保證了足夠數量的MgZn析出相和時效強化效果，使材料具有高強度。而且，含鉺的一定體積分數和大小的高穩定性第二相誘發MgZn時效強化相在熱變形過程中的動態析出，形成均勻細小的粒狀彌散析出相，明顯提高合金強度和塑性。

3.本發明的細晶變形鎂合金具有很好的熱穩定性，能有效抑制后續熱機械處理中的化合物粗化和晶粒長大。

4.本發明的變形鎂合金材料不需要施加特殊的工藝措施，如等通道擠壓、快速冷卻等，在普通工業化擠壓、軋制、鍛造等變形加工設備上變形加工，即可獲得尺寸在2～10μm的細小晶粒組織。

5.本發明的細晶粒高強變形鎂合金，可以根據成品或半成品的使用性能和加工性能要求，通過合適的熱處理有效調整其強度、塑性、加工硬化指數等力學性能指標。

附圖說明

圖1是本發明細晶粒高強變形鎂合金材料的合金擠壓態組織的典型形貌照片，其中(a)為金相顯微組織照片，(b)為掃描電子顯微鏡照片；

圖2是本發明細晶粒高強變形鎂合金材料的合金擠壓后，經固溶時效熱處理的組織的典型掃描電子顯微鏡照片；

圖3是本發明細晶粒高強變形鎂合金材料的合金擠壓后固溶處理態在室溫下的典型拉伸力學性能曲線。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：一種細晶粒高強變形鎂合金材料，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅8.7％、鋯0.7％、鉺0.5％，其余為鎂和不可避免的雜質。

實施例2：一種細晶粒高強變形鎂合金材料，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅9.4％、鋯0.6％、鉺2.1％，其余為鎂和不可避免的雜質。

實施例3：一種細晶粒高強變形鎂合金材料，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅8.5％、鋯0.5％、鉺4.0％，其余為鎂和不可避免的雜質。

實施例4：一種細晶粒高強變形鎂合金材料，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅9.1％、鋯0.6％、鉺0.7％，其余為鎂和不可避免的雜質。