[發(fā)明專利]一種含稀土釔的高強(qiáng)度高阻尼變形鎂合金

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910190866.2
• 申請(qǐng)日: 2009-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101654755A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王敬豐;潘復(fù)生;趙亮;高珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C23/02
• 分類號(hào): C22C23/02
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張先蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金材料，特別涉及一種添加稀土釔以提高合金強(qiáng)度和阻尼的鎂合金材料。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著汽車工業(yè)、軌道交通、以及飛行器日趨輕量化、高速化和大功率化，對(duì)降低產(chǎn)品自重，提高便攜性，降低能源消耗和減振降噪性等都提出了更迫切的要求。而傳統(tǒng)的鋼鐵材料已經(jīng)漸漸不能滿足其需求，由此急需尋求一種密度小、強(qiáng)度高、阻尼性能好的金屬結(jié)構(gòu)材料。

在眾多金屬結(jié)構(gòu)材料中，純鎂具有密度低、阻尼減振降噪能力強(qiáng)、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的廣泛研究。但純鎂力學(xué)性能較差，大大限制了其應(yīng)用范圍。一些鎂合金雖然具有較高的強(qiáng)度，如AZ系、ZK系等鎂合金，可以運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)，但其強(qiáng)化方式主要為固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等，這些固溶進(jìn)去的溶質(zhì)原子和密集的晶界作為鎂基面滑移位錯(cuò)的強(qiáng)釘扎點(diǎn)，導(dǎo)致阻尼性能大大降低，因而不能解決高速化和大功率化后所引起的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題。隨著鎂合金研究的發(fā)展以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，解決高強(qiáng)度AZ系、ZK系等變形鎂合金力學(xué)性能和阻尼性能之間的矛盾，開(kāi)發(fā)同時(shí)具有高阻尼和優(yōu)良力學(xué)性能的鎂基材料成為了一個(gè)急待解決的重要問(wèn)題。

現(xiàn)在一般的思路是從高阻尼鎂合金出發(fā)，主要通過(guò)添加合金元素和復(fù)合強(qiáng)化等手段來(lái)提高其力學(xué)性能，此類研究多集中于純鎂、鎂鋯合金、鎂錳銅合金等高阻尼鎂合金及其復(fù)合材料，但從目前的研究來(lái)看，仍然存在阻尼性能好但力學(xué)性能不夠高、力學(xué)性能好但阻尼性能變差或者工藝復(fù)雜性能不穩(wěn)定等問(wèn)題，不能滿足工程應(yīng)用的要求。如CN1888108(專利號(hào)為200610010326.8)公開(kāi)了一種“高強(qiáng)韌高阻尼變形鎂合金及其制備方法”，為了解決鎂合金的阻尼性能與力學(xué)性能的矛盾，提出了向純鎂中添加固溶度小的銅和硅等合金元素，減少位錯(cuò)弱釘扎點(diǎn)的數(shù)量，提高阻尼性能。添加鋯和錳等細(xì)化晶粒的合金元素，提高合金力學(xué)性能，不僅對(duì)鑄錠進(jìn)行常規(guī)熱擠壓，還進(jìn)行強(qiáng)烈塑性變形(ECAP，MDF)，調(diào)整晶粒取向，并得到超細(xì)晶組織，同時(shí)提高強(qiáng)韌性和阻尼性能。但應(yīng)該看到該技術(shù)并沒(méi)有得到預(yù)想的效果，只能使得抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度達(dá)到212MPa和135MPa，阻尼性能Q^-1達(dá)到0.023；而且還存在材料性能未通過(guò)工業(yè)化生產(chǎn)的檢驗(yàn)，且工藝復(fù)雜等問(wèn)題。

參考現(xiàn)有文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)釔元素多是用來(lái)提高鎂合金的耐蝕性和耐熱性的，如N.Birbilis等在《Corrosion?Science》(2009，51：683)上發(fā)表的《On?the?corrosionof?binary?magnesium-rare?earth?alloys》一文中就指出了稀土元素的加入可提高鎂合金的防腐蝕性能。但稀土元素對(duì)鎂合金力學(xué)性能和阻尼性能的綜合影響卻少有報(bào)道。CN1297676C(專利號(hào)為200410081258.5)公開(kāi)了一種含稀土釔的高塑性鎂合金，該鎂合金由Mg、Zn、Zr、Y組成，其各組分質(zhì)量百分含量為Zn：5.0～8.5％；Zr：0.6～0.8％；Y：0.7～2.0％，剩余部分為鎂和不可避免的雜質(zhì)。但它屬于ZK系鎂合金，雖然其在保持傳統(tǒng)高強(qiáng)鎂合金強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，能使其塑性大大提高，但由于其成本較高、且不能適用于大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，使用范圍受到很大的局限。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有AZ系商用鎂合金存在力學(xué)性能和阻尼性能相矛盾的問(wèn)題，提供一種成本較低，力學(xué)性能和阻尼性能都得到大幅度提高的新型AZ系商用鎂合金材料。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明所述含稀土釔的高強(qiáng)度高阻尼變形鎂合金由Mg、Al、Zn、Y、Mn組成，各組成成分質(zhì)量百分含量為：Al：2.9％～3.1％；Zn：0.9％～1.1％；Y：0.5％～2％；Mn：0.29％～0.31％，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明鎂合金較好的組成為，各組成成分質(zhì)量百分含量為：Al：2.99％；Zn：1％；Y：0.5％；Mn：0.3％，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明不可避免的雜質(zhì)為Si、Fe，其總量＜0.1％。

本發(fā)明含稀土釔的高強(qiáng)度高阻尼變形鎂合金，可按照通常的鎂合金的冶煉方法得到，然后進(jìn)行均勻化處理，最后在擠壓機(jī)上進(jìn)行熱擠壓，可加工出各種形狀的鎂合金產(chǎn)品。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：