[發明專利]一種高強度鎂合金及誘導改變析出相位向制備高強度鎂合金的方法

有效

• 申請號: 201610168490.5
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105586520A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 羅素琴;潘復生;湯愛濤;蔣斌;李鑫;劉文君;董含武;程仁菊
• 申請（專利權）人: 重慶市科學技術研究院
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 譚勇

技術領域

本發明屬于鎂合金技術領域，具體的說，涉及一種高強度鎂合金及誘導改 變析出相位向制備高強度鎂合金的方法。

背景技術

目前，可熱處理強化商用鎂合金如AZ系、ZK系和Mg-RE合金因其分別具 有強度較低、不可焊接、成本較高的缺點在很大程度上限制了其在航空、航天， 國防軍工尤其是民用如汽車、3C等領域的應用。可熱處理強化的高強ZK系鎂 合金，雖然其析出相Mg₂Zn具有很好的時效強化效果，但其因含Zr而成本較高， 因Zn含量較高而具有不可焊性。而可時效強化的Mg-Sn基合金卻可能不可多得 地同時具備具AZ系、ZK系和Mg-RE合金所不具備的優點如：較大的時效強化 潛力、可焊接潛力、抗蠕變潛力、低成本潛力等。Mg-Sn二元合金在共晶溫度 561℃的固溶度為14.85％，而在200℃時固溶度僅有0.45wt％，由此可見Sn 在Mg中的飽和固溶度隨溫度下降快速減少，有利于采取時效處理，獲得彌散強 化的組織，這對提高Mg-Sn系合金的性能有著重要的意義。但是Mg-Sn合金在 時效過程中雖然析出了相當數量的Mg₂Sn相，但時效強化效果并不顯著，原因 是沉淀相Mg₂Sn臥躺在鎂基體基面上。

第二相與基體的位向關系決定了析出相對鎂合金的強化效果。沿著鎂錐面或棱柱面析出的第二相，將對鎂基面滑移產生阻礙作用從而提高鎂合金的室溫強度，而沿著鎂基面(0001)析出的第二相，其強化效果則大大降低。因此，如何控制Mg₂Sn析出相與鎂基體的位向關系，使得析出相沿著鎂錐面或棱柱面析出，是提高Mg-Sn合金強度的重要手段之一。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明的目的之一在于提供本發明一種高強度鎂合 金，其具有沿著鎂錐面或棱柱面析出的第二相，從而與鎂基體的位向關系發生 改變，提高了鎂合金強度。

本發明目的之二在于提供一種誘導改變析出相位向制備高強度鎂合金的方 法，該方法通過添加合金元素Zn預先時效析出MgZn₂，因Mg₂Sn與MgZn₂具 有相同晶體結構并且晶面錯配度小于6％，Mg₂Sn優先在MgZn₂上形核并長大， 而不是鎂基體，進而Mg₂Sn析出相不再完全平行于基面，具有沿著鎂錐面或棱 柱面析出的第二相，從而與鎂基體的位向關系發生改變，提高了鎂合金強度。

本發明目的之一是這樣實現的：一種高強度鎂合金，其關鍵在于由以下重 量比的組分組成：錫2.0～5.0％、鋅0.5～5.0％、不可避免雜質≤0.15％、其余為鎂； 并具有沿著鎂錐面或棱柱面析出的Mg₂Sn析出相。

本發明目的之二是這樣實現的：一種誘導改變析出相位向制備高強度鎂合 金的方法，其關鍵在于按以下步驟進行：

a、熔煉：在SF₆+CO₂的氣體保護下，按權利要求1所述的重量比將鎂熔煉 至全部融化，然后按權利要求1所述的重量比將預熱的鋅和錫加入，溶化后攪 拌均勻并靜置熔煉，去除表面浮渣，然后澆注制備鑄錠；

b、合金均勻化：首先將鑄錠在400℃保溫3小時，消除合金的偏析組織， 再上升至合金的均勻化溫度450～500℃，所有合金均在相應的均勻化溫度下保溫 24小時，進行車皮，將車皮的鑄錠在溫度為300℃下進行擠壓變形加工成制品；

c、擠壓棒材的熱處理：先在450℃固溶處理5小時，水淬至室溫；然后在 175℃下時效6～25小時，空冷至室溫，其中固溶處理在一般的熱處理爐中即可 進行，無需氣氛保護。

優選地，上述步驟a中SF₆的體積分數為0.5～1.5％。

優選地，上述步驟a中鎂的熔煉溫度為720～740℃。

優選地，上述步驟a中的鋅和錫的預熱溫度為200～350℃，其熔煉溫度為 740℃。

優選地，上述步驟a中靜置熔煉和澆注時的溫度均為720℃，靜置熔煉的時 間為10～20min。

優選地，上述步驟b中400℃升溫至均勻化溫度的升溫速度為100℃/h。

有益效果：