[發(fā)明專利]一種單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710217906.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107988538A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 封娜;徐軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): C22C23/02
• 分類號(hào): C22C23/02;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 常州市夏成專利事務(wù)所(普通合伙)32233
• 代理人: 薛赟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金及其制備方法，屬于冶金領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎂鋁系合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能和加工性能，在航空、航天、汽車和電子等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。鎂鋁系合金中常見(jiàn)的有AZ31(Mg-3Al-1Zn)、 AM60(Mg-6Al-0.5Mn)、AZ91(Mg-9Al-1Zn)以及國(guó)產(chǎn)AZ61M、AZ62M、AZ80M等，其特點(diǎn)是具有較好的塑性，可以進(jìn)行較大的塑性變形，因此往往作為形變鎂合金使用。鎂鋁系合金的強(qiáng)度和塑性主要取決于鋁在合金中的存在形式，由于鋁在鎂中的溶解度隨溫度的變化率很高，且高溫下的飽和溶解度極高(437℃，鋁在鎂中的飽和溶解度可達(dá)質(zhì)量百分比約13％)，因此鎂鋁合金中，鋁主要的強(qiáng)化作用是固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化，鎂鋁系合金通常采用的熱處理工藝是固溶加時(shí)效處理，先在400℃左右或者更高溫度長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后快速冷卻，再在較低溫度下保溫讓第二相析出。這種工藝的原理是讓鋁盡可能地溶解到鎂基體中，然后在時(shí)效過(guò)程中析出大量彌散分布的細(xì)小析出相。析出相的數(shù)量和尺寸是影響材料力學(xué)性能的關(guān)鍵，短時(shí)間低溫時(shí)效的條件下如果能得到細(xì)小而彌散分布的析出相，這樣材料的強(qiáng)度才可能達(dá)到最大。因此在時(shí)效之前鋁能否完全固溶到鎂基體之中是決定后續(xù)時(shí)效處理后材料強(qiáng)度的關(guān)鍵。然而目前所使用的熱處理工藝針對(duì)高鋁鎂合金很難完全將鋁溶解得到單相過(guò)飽和固溶體高鋁鎂合金，總體來(lái)說(shuō)這種方法存在兩個(gè)不足，一是長(zhǎng)時(shí)間加熱造成晶粒粗大，材料力學(xué)性能和加工性能下降，二是即使長(zhǎng)時(shí)間均勻化處理也很難將第二相完全溶解在基體中，很難得到單相過(guò)飽和固溶體的組織。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金及其制備方法，低成本、高效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，包括下列步驟：

(1)將鎂、鋁以及少量合金元素加熱后熔化；

(2)將步驟(1)熔化后的金屬熔融物進(jìn)行攪拌、精煉處理；

(3)將步驟(2)精煉后的金屬熔融物澆鑄成合金鑄錠；

(4)將步驟(3)完成的合金鑄錠進(jìn)行等通道擠壓操作；

(5)對(duì)步驟(4)完成的鎂鋁合金進(jìn)行進(jìn)行固溶處理，在固溶處理的過(guò)程中進(jìn)行加熱操作；

(6)對(duì)步驟(5)完成的鎂鋁合金進(jìn)行冷卻淬火后即可得到單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金的顯微組織。

優(yōu)化的，上述單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，所述合金鑄錠中鋁元素的質(zhì)量為合金鑄錠的質(zhì)量的5％-13％，合金鑄錠中合金元素的質(zhì)量含量少于1％，余量為鎂。

優(yōu)化的，上述單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，所述合金元素為錳、鋅、稀土等合金元素。

優(yōu)化的，上述單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，所述等通道擠壓變形操作的擠壓變形次數(shù)大于等于6次。

優(yōu)化的，上述單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，所述等通道擠壓變形操作的同時(shí)進(jìn)行加熱操作，加熱溫度為150℃-300℃。

優(yōu)化的，上述單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，所述步驟(5)中固溶處理的過(guò)程中的加熱溫度為350-450℃。

優(yōu)化的，上述單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，所述步驟(6)中的淬火介質(zhì)為清水、無(wú)機(jī)鹽或堿的水溶液、有機(jī)物水溶液、植物油、全損耗系統(tǒng)用油、專用淬火油、熔鹽、溶融金屬、空氣、還原性氣體、中性氣體、惰性氣體中的一種或者兩種以上結(jié)合使用。

優(yōu)化的，上述單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，將步驟(3)完成的合金鑄錠進(jìn)行均勻化熱處理。

一種單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金，此種鎂鋁合金由權(quán)利要求1至權(quán)利要求 8所述的單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法制備而成。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于它能克服現(xiàn)有技術(shù)的弊端，方法設(shè)計(jì)合理新穎，是一種低成本、高效率的單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制備方法，由此方法制備的單相過(guò)飽和固溶體鎂鋁系合金制造成本低，室溫延伸率高。

本申請(qǐng)的方法中，在將鎂鋁系材料制成鑄錠后，對(duì)鎂鋁系合金先進(jìn)行劇烈塑性變形處理，當(dāng)應(yīng)變量足夠大時(shí)，原先粗大的第二相破碎成小顆粒，同時(shí)晶粒會(huì)顯著細(xì)化并有大量位錯(cuò)、空位等晶體缺陷。單位體積內(nèi)相界面數(shù)量越多，擴(kuò)散速度越快，并且溶質(zhì)原子需要擴(kuò)散的距離越短，材料中大量晶粒缺陷對(duì)于鋁在基體中的擴(kuò)散非常有利。在隨后的熱處理過(guò)程中，第二相的溶解速度大大加快，從而得到單相過(guò)飽和固溶體的鎂鋁合金。