[發明專利]一種鑄造Mg?Zn?Y鎂合金長周期結構相的調控方法

有效

• 申請號: 201510614718.4
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105112828B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 滕新營;許敏;周國榮;趙德剛
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06;C22C1/03;C22C23/06
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明屬于熱處理技術領域，涉及一種用于調控鑄造Mg-Zn-Y合金的LPSO相含量和形貌的工藝，具體涉及一種鑄造Mg-Zn-Y鎂合金長周期結構相的調控方法。

背景技術

金屬鎂及其合金是目前在工程應用中最輕的金屬結構材料，鎂合金具有低密度，高比強、比剛度，高阻尼性能以及電磁屏蔽性能，因而廣受材料和機械工作者的關注。在航天航空、國防軍工、交通運輸、電子器件殼體工業領域中是實現輕量化目標的理想替代環保材料。其中，鑄造鎂合金主要用于汽車零件、機電殼罩和電器構件。鎂合金的磁屏蔽性能優于鋁合金，能起到更好的阻隔電磁波作用，適合于作發出電磁干擾的電子產品的殼、罩，尤其是緊靠人體的手機、電腦筆記本。隨著國民收入水平的不斷提高，更多電子產品逐漸進入普通家庭，鎂合金的在這方面的需求大量增加成為必然。然而，由于鎂合金缺乏有效的強化相及對第二相含量和分布的有效控制手段，其力學性能難以達到結構材料的需求，使其應用受到了極大的限制。

Mg-Zn-Y合金體系中存在的第二相種類較為有特點，既有二十面體準晶I相，立方晶系W相，還有長周期堆垛有序結構LPSO(Longperiodstackingordered)相。這些三元相的存在與否，對合金的力學性能產生很大的影響。其中，LPSO相對鎂合金強韌性具有積極的影響。當Zn/RE原子比符合一定的范圍時，會形成不同的LPSO相。當Y/Zn原子比為1~3，合金中可以形成LPSO結構，此外，Y/Zn原子比值及Y和Zn含量對LPSO結構類型、尺寸、形貌和體積分數均有重要影響。LPSO結構類型中常見的有18R和14H，18R結構可直接在凝固過程中形成，而14H結構必須經過固態轉變而來，且兩者的微觀形貌、尺寸以及相對含量決定了LPSO相的整體形貌與體積分數。14H的固態轉變需要經過Y和Zn等原子向層錯(Stackingfaults,SFs)擴散的過程，而適當溫度和時間的熱處理能促使18R的分解和Y、Zn等原子向SFs的擴散。此外，18R向14H結構轉變有利于堆垛層錯能、剪切應變能和晶格畸變能的降低，有利于合金組織與性能的穩定。

鑄態Mg-Zn-Y合金初生相中LPSO相由于成分偏析而分布不均勻且較為粗大，從而無法充分完全發揮LPSO相對合金基體的強化作用。通過合理熱處理工藝的設計優化實現對18R向14H結構轉變的調控，從而實現對LPSO相的尺寸、形貌與體積分數的調控。而LPSO相的含量與形貌及分布，對后續熱變形加工中的動態再結晶機制有著重要的影響，直接關系到合金最終狀態的性能。

發明內容

本發明針對現有技術中缺乏對鑄造Mg-Zn-Y鎂合金長周期結構相，即LPSO相含量和分布的有效控制手段，提供了一種鑄造Mg-Zn-Y鎂合金長周期結構相的調控方法。

本發明技術方案如下：

一種鑄造Mg-Zn-Y鎂合金長周期結構相的調控方法，其特征在于：首先制備LPSO結構Mg-Zn-Y鎂合金，再將制備的LPSO結構Mg-Zn-Y鎂合金經固溶處理和時效處理即可；

所述固溶處理，方法為：將LPSO結構Mg-Zn-Y鎂合金放入初溫180～230℃的熱處理爐中，然后升溫至500～530℃，保溫3～20h，隨后取出于60～85℃水中淬火；

所述時效處理，方法為：將固溶處理后的LPSO結構Mg-Zn-Y鎂合金放入初溫300～330℃的熱處理爐中，保溫35～50min，然后取出于60～70℃水中淬火，再放入熱處理爐升溫至175～225℃，保溫1.5～60h，隨爐冷卻至80～100℃時，取出空冷。

所述固溶處理，升溫速率3～6℃/min；所述時效處理，升溫速率3～5℃/min。

所述的LPSO結構Mg-Zn-Y鎂合金，其質量百分比含量組成為：3.00～6.00%Zn，12.00～14.00%Y，余量為鎂。

所述的，固溶處理和時效處理時，熱處理爐中加入硫磺粉，硫磺粉可以防止Mg-Zn-Y鎂合金試樣在熱處理過程中被氧化或自燃。

所述的，熱處理爐優選SG2-7.5-12型高溫實驗電阻爐。