[發(fā)明專利]一種變形鎂合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010227912.4
• 申請(qǐng)日: 2010-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102330006A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李紹青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C23/02
• 分類號(hào): C22C23/02;C22C1/03
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種變形鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金是所有結(jié)構(gòu)用金屬材料中重量最輕的，密度為1.75-1.90g/cm³，僅為鋁合金的2/3，鋼鐵的1/4。與其他金屬結(jié)構(gòu)材料相比，鎂合金具有高比強(qiáng)度、比剛度，減震性、電磁屏蔽性和抗輻射能力強(qiáng)，易切削加工、易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、電子電器、通訊、航空航天和國(guó)防軍事工業(yè)領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，是繼鋼鐵和鋁合金之后發(fā)展起來(lái)的第三類金屬結(jié)構(gòu)材料。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，鎂是密排六方晶體結(jié)構(gòu)，室溫滑移系少，室溫塑性較差，導(dǎo)致其塑性變形困難，變形加工困難，特別是鎂合金板材、管材、型材等二次成形更困難，而提高鎂合金材料的加工性能是其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，因而，塑性差已經(jīng)成為鎂合金加工與應(yīng)用上的一個(gè)瓶頸，改善鎂合金的塑性也就成為其應(yīng)用中亟待解決的技術(shù)問(wèn)題之一。

國(guó)內(nèi)外均十分重視變形鎂合金的研究與開(kāi)發(fā)，變形鎂合金是指可用擠壓、軋制、鍛造和沖壓等塑性成形方法加工的鎂合金，目前，變形鎂合金材料已開(kāi)始向系列化發(fā)展，例如：Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Mn、Mg-Li、Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr、Mg-Mn-Ce、Mg-Re-Zr等系列。其中，Mg-Al-Zn(鎂鋁鋅)系合金是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最早，使用也是最廣泛的變形鎂合金，可以加工成板、棒、型材和鍛件，屬于該系的合金牌號(hào)有AZ31、AZ61、AZ80、AZ91等。Mg-Al-Zn系合金的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高，能夠進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，并有良好的鑄造性能，其缺點(diǎn)是屈服強(qiáng)度不高和耐熱性不佳。

進(jìn)一步需要指出的是，在熔鑄過(guò)程中，晶粒細(xì)化是提高變形鎂合金綜合性能、改善鎂合金成型性能的主要途徑之一。因?yàn)楦鶕?jù)Hall-Patch公式：σ_y＝σ₀+kd^-1/2，式中σ_y為材料的屈服強(qiáng)度，σ₀為單晶體的屈服強(qiáng)度，d為晶粒尺寸，k為常數(shù)。由上式可知，晶粒越細(xì)，枝晶間距越小，屈服強(qiáng)度越高，同時(shí)硬度也越好。此外，晶粒細(xì)化可減少顯微縮松、熱裂傾向、提高耐腐蝕性以及產(chǎn)品的加工性能，均勻細(xì)小的等軸晶也是實(shí)現(xiàn)鎂合金超塑性的關(guān)鍵。

目前鎂合金晶粒細(xì)化的途徑一般分為四種：1、等徑角擠壓；2、大擠壓比熱擠壓(λ＞100)；3、形變熱處理；4、熔鑄過(guò)程中的晶粒細(xì)化；前三種途徑雖然細(xì)化效果顯著，但對(duì)設(shè)備要求較高，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

在熔鑄過(guò)程中的晶粒細(xì)化即在澆鑄前在鎂合金熔體中加入適量的變質(zhì)劑或少量的金屬元素使晶粒細(xì)化，這是一種有效的細(xì)化晶粒的手段，可提高和改善合金的加工性能。傳統(tǒng)的變質(zhì)工藝主要有過(guò)熱法、C₂Cl₆法和碳質(zhì)孕育法。過(guò)熱法由于溫度高(1148℃-1198℃)，鎂液氧化、吸氣嚴(yán)重，鎂液中鐵量急劇增加，顯著降低鎂合金的抗蝕性等缺點(diǎn)而缺乏適用性。C₂Cl₆法是在熔煉中加入C₂Cl₆，可以同時(shí)達(dá)到除氣和細(xì)化晶粒的雙重效果，但由于生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的Cl₂腐蝕嚴(yán)重，污染環(huán)境，已很少在工業(yè)上應(yīng)用。碳質(zhì)孕育法是目前普遍采用的工藝，其是將含碳的物質(zhì)加入到熔體中，使該物質(zhì)中的碳與合金中的金屬形成中間合金，從而作為新的質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行形核。目前生產(chǎn)中用于碳質(zhì)孕育法的變質(zhì)細(xì)化劑是MgCO₃，通過(guò)在合金熔體中添加MgCO₃，能夠在合金熔體中產(chǎn)生大量細(xì)小而難熔的Al₄C₃質(zhì)點(diǎn)，呈懸浮狀態(tài)并在凝固過(guò)程中充當(dāng)形核基地而細(xì)化晶粒；但是，MgCO₃在高溫下會(huì)分解產(chǎn)生MgO夾雜和CO₂室溫氣體，易對(duì)鎂合金熔體和環(huán)境造成污染，且細(xì)化效果一般，存在變質(zhì)衰退等問(wèn)題，對(duì)鎂合金的塑性的提高有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的變形鎂合金的綜合性能不夠優(yōu)良，尤其是塑性較差、后期加工成型性能較差的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種變形鎂合金，其各組分的重量百分比為：Al：6.15wt％-6.84wt％；Zn：1.05wt％-1.36wt％；Mn：0.20wt％-0.45wt％；Sc：0.50wt％-1.50wt％；余量為Mg。