[發明專利]一種改善Mg-Zn-Y合金強度性能的固態處理方法

有效

• 申請號: 201210249716.6
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102787287A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 杜軍;呂信裕;李文芳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種改善Mg-Zn-Y合金強度性能的固態處理方法，涉及Mg₉₇ZnY₂(原子比)合金經切屑固化后擠壓改善其強度性能的工藝方法，具體為將Mg₉₇ZnY₂坯錠切削加工制屑，然后經冷壓密實、熱壓固結后再擠壓成型制備合金棒料，從而顯著改善該合金的強度性能。

背景技術

鎂合金是最輕的金屬結構材料，具有比重輕、比強度高、減振性好、電磁屏蔽性強、易于回收等優點，被認為是二十一世紀最富開發和應用潛力的“綠色工程”材料。但是，相對于鋼鐵材料，鎂合金材料的力學性能還是較低，進一步提高其強度、塑性和韌性對于鎂合金的推廣運用非常重要。其中對鎂進行稀土合金化處理是改善和提高鎂合金力學性能的重要途徑。2001年，日本研究者[Kawamura,?et?al.?Materials?Transactions,?2001,?42?:?1171]通過快速凝固粉末冶金方法制備出具有納米晶結構的Mg₉₇Y₂Zn?合金，該合金具有極好的室溫和高溫抗拉強度，很高的塑性和高溫穩定性。室溫下其抗拉屈服強度達到480～610Mpa，延伸率5%～16%。室溫屈服強度是商用AZ91-T6合金的4倍，也高于其他商用鈦合金(Ti-6Al-4V)和商用鋁合金(7075-T6)。其高溫屈服強度在423?K時最高可達到510Mpa。經進一步研究表明，該合金中存在一種特殊的結構相—LPSO相（長周期堆垛結構），該合金相與基體Mg之間具有很好的共格關系，而且在快速凝固后粉末冶金成型后該合金相具有納米尺度。因此，利用該方法制備的Mg₉₇Y₂Zn?合金具有很好的力學性能，并在保持高強度的同時具有良好的塑性和韌性。

LPSO相的形成是在一定的合金成分、溫度、冷卻速度等條件下，對于Re、Zn?(Cu)?成分接近于一定原子比的無序固溶體（基體或第二相）中，當無序固溶體從高溫緩冷到某一臨界溫度以下時，溶質原子會從統計隨機分布狀態過渡到占有一定位置的規則排列狀態，即發生有序化過程，形成有序固溶體。這種有序固溶體具有一種長周期有序堆垛結構，它包括成分有序化和堆垛層錯有序化。對于Mg-Zn-Y合金，當其中Zn和Y原子比為1:2，且滿足一定的凝固條件即可形成LPSO結構。據文獻[高巖，等，.材料導報，2008，22（1）：94-98]，目前共有4種方法可制備含有LPSO結構的Mg₉₇ZnY₂合金：(1)快速凝固／粉末冶金(RS/PM)法；(2)熔體甩帶(Melt-spun)法；(3)感應熔煉銅模鑄造法；(4)普通鑄造法。相對而言，普通鑄造法是最易于實現且成本低廉的工藝方法，但是經該工藝制備的Mg₉₇Zn?Y₂合金中其合金相粗大，且沿著晶界呈網狀分布，不利于LPSO相發揮其強化作用，反而會削弱鎂合金的力學性能，使得普通鑄造法制備的Mg₉₇ZnY₂合金性能很低。如何進一步提高普通鑄造法制備的Mg₉₇ZnY₂合金強度，發揮其合金相的強化功能，是此類合金強化的關鍵因素。

在切屑固態成型的工藝中，通常是用于廢屑和邊角料的回收處理。如公開號為CN1759946A的中國專利公開了一種鎂合金廢料的固態回收工藝，未涉及鎂合金的強度提升與改善問題。

發明內容