[發明專利]一種原子偏聚和原子團簇強化VW93M鎂合金方法

在審

• 申請號: 201810740432.4
• 申請日: 2018-07-07
• 公開（公告）號: CN108715965A
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 萬迎春;劉楚明;高永浩;蔣樹農;余世倫;陳永志
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22F1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種原子偏聚和原子團簇強化VW93M鎂合金方法。所述鎂合金質量百分比成分為：Mg?8.0~9.6Gd?1.8~3.2Y?0.3~0.7Zr?0.02~0.5Ag?0.02~0.3Er，將VW93M合金棒材進行旋鍛變形，控制初始旋鍛溫度為100~300℃，總變形量為10~80%，旋鍛過程采用油潤滑，潤滑劑流動速度為0.5~1.5m³/h，控制進料速度為3~6mm/min，每道次變形后改變進料方向，旋鍛變形后晶界Gd、Y元素濃度是晶內的2~2.5倍，原子團簇尺寸為5~15nm，所得鎂合金屈服強度≥530MPa，抗拉強度≥610MPa，斷后伸長率≥5%。

技術領域

本發明涉及高性能鎂合金加工領域，特別涉及一種鎂合金強化方法。

背景技術

鎂合金具有低密度、高比強度、高比剛度、高阻尼等優點，作為新一代輕質結構材料，其優異的減重特性對航空航天、交通運輸等領域具有重要意義。然而現存鎂合金普遍強度偏低，難以滿足高精尖領域對高性能鎂合金的需求。現存鎂合金強化手段有固溶強化、細晶強化、第二相強化和彌散強化，但現有鎂合金強化手段難以將鎂合金強度提升至600MPa。因而探索新型鎂合金強化機制、發展新型鎂合金強化技術對高強、甚至超高強鎂合金制備具有重要意義。

發明內容

本發明在于提供一種原子偏聚和原子團簇強化VW93M鎂合金方法。所述鎂合金質量百分比成分為Mg-8.0~9.6Gd-1.8~3.2Y-0.3~0.7Zr-0.02~0.5Ag-0.02~0.3Er，將VW93M合金棒材進行旋鍛變形制備納米鎂合金，控制初始旋鍛溫度為100~300℃，總變形量為10~80%，旋鍛過程采用油潤滑，潤滑劑流動速度為0.5~1.5m³/h，控制進料速度為3~6mm/min，每道次變形后改變進料方向，利用旋鍛變形產生的位錯和變形熱使得Gd、Y元素在晶界發生偏聚并在晶內形成納米量級原子團簇，晶界Gd、Y元素濃度是晶內的2~2.5倍，原子團簇尺寸為5~15nm，在原子偏聚和納米團簇的協同強化下，所得鎂合金屈服強度≥530MPa， 抗拉強度≥610MPa，斷后伸長率≥5%。

所述的旋鍛變形，控制總變形量為10~60%。

所述的旋鍛變形，控制潤滑劑流動速度為1~1.5m³/h。

所述的旋鍛變形，控制進料速度為4~6mm/min。

本發明具有以下優點：

1.旋鍛變形可以產生高的應變速度，誘發大量位錯開動，位錯在晶界的累積可為稀土元素擴散提供通道。選用旋鍛變形方式是實現稀土元素偏聚的關鍵因素。

2.變形過程中材料的溫度決定了稀土元素在鎂合金中的擴散速度，溫度過高時稀土元素擴散過快、易導致稀土元素富集、在晶界處形成塊狀富稀土相，富稀土相的形成會嚴重降低鎂合金的力學性能。溫度過低時，稀土元素擴散速度過慢，難以形成晶界偏聚和晶內團簇。旋鍛變形過程中材料可達到的溫度由材料初始溫度、變形過程中產生的變形熱以及變形過程中潤滑劑、模具導熱等造成的溫降有關。大量試驗探索表明：控制初始旋鍛溫度為100~300℃，總變形量為10~80%，潤滑劑流動速度為0.5~1.5m³/h，才能實現稀土元素在晶界的有效偏聚以及形成晶內團簇，且不產生塊狀相。

具體實施方式

實施例1

所用鎂合金質量百分比成分為Mg-8.0Gd-3.0Y-0.4Zr-0.05Ag-0.03Er，將合金棒材在125℃進行旋鍛變形，總變形量為26％，旋鍛過程采用油潤滑，潤滑劑流動速度為1m³/h，控制進料速度為4mm/min，每道次變形后改變進料方向。

旋鍛變形后合金晶界Gd、Y元素濃度是晶內的2倍，原子團簇尺寸為5~7nm。所得合金屈服強度為551MPa，抗拉強度為613MPa，斷后伸長率為5%。