[發明專利]一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法

有效

• 申請號: 201710366055.8
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107190220B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 楊續躍;肖振宇;霍慶歡;張篤秀
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，本發明在15～300℃下沿與基面法向呈15～80°的方向對稀土鎂合金進行預變形處理，真應變量為0.0005～0.1，通過預變形向稀土鎂合金中預置{10?12}反常孿晶，對有無反常孿晶的稀土鎂合金進行疲勞測試，相比于未預置反常孿晶的稀土鎂合金，預置反常孿晶的稀土鎂合金疲勞極限明顯提升，疲勞壽命得到延長，疲勞性能明顯改善。本發明提供一種設計合理、設備要求簡單、操作方便、成本低、效率高、穩定改善稀土鎂合金疲勞性能的工藝。

技術領域

本發明涉及一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，具體涉及的是一種通過預變形處理預置反常孿晶調控組織來改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，屬有色金屬材料失效與保護技術領域。

背景技術

稀土鎂合金在交通工具、航空航天等領域中具有廣闊的應用前景。其正在逐步替代鋁合金作為次承力件甚至主承力件應用于汽車或飛行器上。近年來，盡管眾多國家和企業都相繼投入巨資研究開發高強韌稀土鎂合金材料，但相比于鋁合金，其產業化應用進程還難以達到預期效果，其中循環受載時疲勞性能差成為限制其服役應用的主要瓶頸之一。不同于普通鎂合金，稀土鎂合金的疲勞損傷，尤其高周循環受載時的疲勞損傷，主要源自交滑移的大量發生。現有研究主要通過不斷加大稀土元素的添加，利用固溶及時效處理等手段引入析出相抑制交滑移，常用稀土鎂合金件中稀土的比重高達12～18wt.％。然而稀土元素的大量添加所引入的析出相，在疲勞過程中后期由于應力集中，反而會成為裂紋萌生的源頭。另一方面，在選擇高強韌稀土鎂合金成分設計、工藝優化方案時，應將材料的循環利用也考慮在內，其關鍵在于簡化合金成分和牌號、減少有害、稀有和貴重元素的添加。同時，加重稀土元素的添加不僅增大了合金密度，也使得生產成本增高。預計今后鎂合金研發的趨勢也將由傳統的重視“成分和合金化”逐步向重視“組織優化工藝”轉變。因此，需要一種簡單、成本低、能有效改善稀土鎂合金疲勞性能的組織調控工藝及方法來推廣稀土鎂合金的服役應用。

發明內容

本發明目的在于提供一種工藝設計合理、設備要求簡單、操作方便、成本低、有效改善稀土鎂合金疲勞性能的方法。

為了達到上述目的，本發明一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，包括：

在15～300℃下沿基面易滑移方向，即沿與基面法向呈15～80°的方向對稀土鎂合金進行預變形處理，變形量由該合金的屈服點決定，真應變為0.0005～0.1，通過預變形向稀土鎂合金中預置{10-12}反常孿晶，利用反常孿晶對位錯運動的釘扎作用，抑制稀土鎂合金疲勞過程中位錯的交滑移，從而提高疲勞極限、延長疲勞壽命，改善疲勞性能；所述的反常孿晶是相對正常{10-12}孿晶而言的，正常孿晶指幾何上認為與晶粒基面法向呈0°拉伸或與其呈90°壓縮時產生的{10-12}孿晶；而沿與基面法向呈15～75°的方向對稀土鎂合金進行拉伸或壓縮時，出現的{10-12}孿晶則為{10-12}反常孿晶。

本發明一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，所述預變形處理是采用預拉伸、壓縮、彎曲中的一種或至少一種處理方式。

本發明一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，所述預變形溫度范圍25～300℃，預變形速率范圍0.001～0.3s^-1，預變形量由該合金的屈服點決定，真應變為0.002～0.05。

本發明一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，所述預變形的加載方向應沿基面易滑移的方向，具體是指與基面法向呈15～60°的方向。

本發明一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，所述稀土鎂合金選自Mg-RE系、Mg-RE-Zn系合金。

本發明提供的一種利用反常孿晶改善稀土鎂合金疲勞性能的方法，有以下幾大優點：

1、本發明工藝無需加重稀土的添加，重點在于對現有組織的調控，適用材料廣泛，環保成本低，生產效率高；利用簡單小變形方式在現有組織中預置反常孿晶，設備要求簡單、操作方便；