[發明專利]強化AZ系鎂合金及其制備方法

無效

• 申請號: 201110393122.8
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102418020A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 程仁菊;潘復生;姜山;李權;楊明波;鐘秋鑫;姜愛民;薛雯娟;蔣顯全
• 申請（專利權）人: 重慶市科學技術研究院
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/03;C22F1/06
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明涉及一種強化AZ系鎂合金，本發明還提供了該種強化鎂合金的制備方法，屬金屬材料及冶金領域。

背景技術

　鎂合金作為最輕質的商用金屬工程結構材料，因其具有比重輕、比強度比剛度高、阻尼減振降燥能力強、液態成型性能優越、能屏蔽電磁輻射、易于回收利用等顯著優點，使其特別適合于汽車、摩托車等交通工具和計算機、通訊、儀器儀表、家電、輕工、軍事等領域的應用，被譽為“21世紀的綠色結構材料”。

變形鎂合金與鑄造鎂合金相比具有更高的強度、更好的塑韌性和優良的綜合性能，更適合于制造大型結構件和滿足結構多樣化的要求。變形鎂合金中最常用的合金系是以Mg-Al為基礎的Mg-Al-Zn系，Mg-Al-Zn系鎂合金是目前塑性成型性、力學性能和綜合性能等指標均較好的變形鎂合金體系，得到了工業界的廣泛重視，但其強度和塑性仍然是限制其廣泛應用的最大阻礙。由于目前的AZ系鎂合金中合金元素含量較低，在常溫下基本都是以固溶形式存在，形成Mg₁₇Al₁₂第二相的量又非常少，因此不能進行熱處理強化。而細晶強化可以在改善鎂合金的塑性成形性的同時提高其強度，是目前用于提高AZ系鎂合金性能的主要方法。

目前，AZ系鎂合金研究較多的強化劑有碳(C)、鈣(Ca)、稀土(RE)、鍶(Sr)等，主要通過添加一種或幾種元素來改善其組織，從而達到提高強度的目的。目前的研究結果表明當Sr添加量達到1%時，室溫下合金的屈服強度有所提高，但拉伸性能和延伸率均減小；而Sr添加量增大，合金高溫下的機械性能也提高，但拉伸性能和延伸率仍然會減小。因此業內人士希望尋找到一種既能提高AZ系鎂合金的屈服強度，又能提高AZ系鎂合金的塑性（即抗拉強度和延伸率）的強化AZ系鎂合金及其制造方法從而推動AZ系鎂合金的工業化應用。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種Sr的含量小，但是強度高、塑性高的強化AZ系鎂合金，本發明還提供了該種強化鎂合金的制備方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：一種強化AZ系鎂合金，該合金按重量百分比由以下組分組成：Al?3.4%-6.5%，Zn?1.2%，Mn?0.4%，Sr?0.015-0.206%，余量為Mg。

本發明的強化AZ系鎂合金的屈服強度、延伸率、抗拉強度均提高了。

作為優選：該合金按重量百分比由以下組分組成：Al?5.2%，Zn?1.2%，Mn?0.4%，Sr?0.105%，余量為Mg。這種配比的強化AZ系鎂合金的屈服強度、延伸率、抗拉強度均得到了顯著的提高。

本發明的Al-Sr強化AZ系鎂合金的制備方法為：按照以下步驟完成：

a)熔煉制錠：將AZ系鎂合金母合金放入250-350℃下預熱的坩堝中待熔化后升溫至700-800℃，打渣，去除漂浮在熔融液表面的雜質，然后在熔融液表面均勻撒上二號溶劑保護；然后再將在250-350℃下預熱20～30分鐘的Al-Sr中間合金用打渣瓢迅速壓入熔融液的液面下，保溫靜置4-6分鐘，攪拌混合均勻，再靜置50-70分鐘；靜置后再打渣，并澆鑄入預熱到250-350℃的鐵質模具中得到鑄錠，澆注溫度為650-700℃；

b)均勻化：將步驟a)得到的鑄錠在410～420℃溫度下，保溫10-14小時，進行均勻化處理，然后冷卻至室溫得到的合金錠；

c)熱擠壓：將步驟b)得到的合金錠在250-350℃溫度下預熱2小時后進行熱擠壓得到強化AZ系鎂合金，擠壓溫度為300-350℃，擠壓速度為4～6m/min，擠壓比為25-30%。

本發明采用添加Al-Sr中間合金強化AZ系鎂合金的機理在于：一方面，Al在鎂中主要表現了固溶強化及時效強化作用，Al在鎂中的溶解度隨溫度降低而下降，當合金凝固時過飽和固溶體中析出彌散、平衡的β-Mg₁₇Al₁₂強化相，提高鎂合金的強度。另一方面，鍶的原子半徑比鎂大（R_Sr=2.15，R_Mg=1.60），Sr在鎂合金中的固溶度低，凝固過程中鍶會在固—液界面富集，影響了晶粒的生長動力學，從而使晶粒細化，從而提高合金強度。因此，由于Sr元素對合金的晶粒細化作用和Al元素的強化作用，使得當Sr含量僅為0.015%-0.206%的情況下合金的強度和塑性均有所提高。

在上述技術方案中：所述AZ系鎂合金母合金為AZ31鎂合金錠，且其按重量百分比由以下組分組成：Al?3.2%，Zn?1.2%，Mn?0.4%，余量為Mg。