[發明專利]一種Mg-Zn-Zr合金的熱處理工藝

無效

• 申請號: 201310036944.X
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103966534A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 薛鐵山
• 申請（專利權）人: 洛陽新火種節能技術推廣有限公司
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及合金制備領域，尤其是一種Mg-Zn-Zr合金的熱處理工藝。

背景技術

鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高、成形性和導熱性好、電磁屏蔽能力強、可加工性優良等優點，被稱為最具發展前景的綠色工程材料。Mg-Zn-Zr系鎂合金具有相當高的強度，良好的塑性及耐蝕性?，F今的處理工藝是采用固溶后時效的工藝，此工藝室溫和高溫抗壓強度相對還有提高的空間。

發明內容

為了解決Mg-Zn-Zr系鎂合金問世和高溫抗壓強度還有繼續提高的空間的問題，本發明提供一種Mg-Zn-Zr合金的熱處理工藝，可解決次問題。

所述的一種Mg-Zn-Zr合金的熱處理工藝，其特征是：對Mg-Zn-Zr合金進行直接時效處理，提高了合金在室溫和高溫抗壓強度。

所述的Mg-Zn-Zr合金的熱處理工藝，其特征是：直接時效的參數可以為170℃×24h。

本發明的有益效果是：不但制備的Mg-Zn-Zr合金復合強度要求，而且比固溶后時效的工藝制備的合金在溫室和高溫抗壓強度高。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進行進一步的說明。

圖1為直接時效時，不同時效時間下合金的維氏硬度。

具體實施方式

具體實施例1：試驗用原材料為純鎂錠、純鋅粒、Mg-30Zr中間合金。試驗合金中Zn含量為5.5％（質量分數，下同），Zr含量為0.5％。所有原料裝爐前均要進行干燥處理。

鎂合金熔煉在電磁感應爐中進行，采用SF₆＋CO₂（體積比為1:100）混合氣體保護，采用99.99％的高純剛玉坩堝熔煉。當合金液溫度達到680℃時，澆注到預熱至150℃的金屬型（180ｍｍ×20ｍｍ×150ｍｍ）中。對合金鑄錠進行了兩種熱處理工藝，一是固溶（380℃×12h水淬）＋時效（190℃×12h出爐空冷）；二是直接時效（170、190、210℃出爐空冷），時效時間分別為4、8、12、16、20、24、28h。拉伸試驗在島津AG－1250KN精密萬能實驗機上進行，拉伸速度為1mm/min，每種測試3根試樣取平均值。采用HV-50維氏硬度計、Olympus光學顯微鏡等分析儀器，對合金硬度、顯微組織、斷口形貌進行觀察和分析。

1. 力學性能：合金鑄態的維氏硬度值為52.3。在380℃×12h固溶加190℃×12h時效后的硬度（HV）為72.9。直接時效時，不同時效時間下的維氏硬度值見圖1。170℃時效的效果總體上比190℃和210℃的要好，硬度隨時效時間的延長整體上是增加的。數據表明，170℃×24h時效的硬度（HV）最高，達到72.8，和固溶（380℃×12h水淬）＋時效（190℃×12h出爐空冷）的硬度（72.9）基本相同。上述結果表明，對于Mg-Zn-Zr系合金而言，直接時效也可以獲得較高的硬度。

合金經過不同的熱處理后在室溫和高溫下的力學性能見表１。鑄態室溫的抗拉強度較低，只有159.2MPa。經過熱處理后，合金的抗拉強度得到大幅度提高。固溶＋時效態合金室溫下抗拉強度達到205.5 MPa，150℃的抗拉強度達195.2 MPa。直接時效24h合金的抗拉強度在室溫達到221.2 MPa，高溫也達到了200.9 MPa，比固溶時效態合金的抗拉強度略高。從表1中還可以看出，直接時效24h合金的伸長率比固溶時效的伸長率也有一定的增加。由此得知，直接時效24h可以較大程度地改善Mg-Zn-Zr系合金的室溫和高溫力學性能，效果與固溶時效的效果相當甚至略好。對于Mg-5.5Zn－0.5Zr合金而言，直接時效工藝省時、省力，還能獲得良好的力學性能，是較好的熱處理工藝過程。

表1：合金在室溫和高溫下的力學性能。

2.顯微組織：固溶＋時效處理雖在晶界處析出大量細小的合金化合物，但也使共晶組織大部分消失，從而使固溶＋時效處理后的晶界厚度較鑄態組織的薄。

170℃直接時效24h的組織在時效后晶界處的非平衡共晶組織部分溶解，組織中析出部分極為細小的合金化合物，呈灰色分布于基體之上，網狀晶界也更為粗化；由于晶界處的能量比較高，隨著時效時間的延長，析出相增多，新相優先沿晶界附近形核，然后向晶內生長，不僅使晶界粗化明顯，而且使晶粒更為細小均勻，有利于提高合金的綜合性能。