[發(fā)明專利]一種高熱穩(wěn)定性Mg-Gd-Y-Zr納米鎂合金制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810740446.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108796329A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)迎春;劉楚明;郭學(xué)益;高永浩;蔣樹(shù)農(nóng);余世倫;陳永志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C23/06
• 分類號(hào): C22C23/06;C22F1/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種高熱穩(wěn)定性Mg?Gd?Y?Zr納米鎂合金制備方法。所述鎂合金質(zhì)量百分比成分為：Mg?7~9Gd?2.5~3.5Y?0.2~0.45Zr，將合金棒材進(jìn)行旋鍛變形制備納米鎂合金，控制旋鍛溫度為0~250℃，控制道次變形量為5~20%，總變形量為20~60%，控制進(jìn)料速度為2~6mm/min，每道次變形后改變進(jìn)料方向，旋鍛過(guò)程采用油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑劑流動(dòng)速度為0.5~1.5m³/h，旋鍛后將所得納米鎂合金在110~175℃退火10~20h，使得Gd、Y元素在納米晶晶界發(fā)生偏聚，所得納米鎂合金晶界處Gd、Y元素濃度為晶內(nèi)的1.2~2.5倍，該納米鎂合金的晶粒長(zhǎng)大溫度≥0.62T_m。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塊體納米材料制備領(lǐng)域，特別涉及高熱穩(wěn)定性納米鎂合金制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、高阻尼等優(yōu)點(diǎn)，作為新一代輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，其優(yōu)異的減重特性對(duì)航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有重要意義。納米鎂合金具有超高強(qiáng)度，可滿足高精尖領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苕V合金的需求。然而與粗晶材料相比，納米結(jié)構(gòu)材料熱穩(wěn)定性一般較差，甚至有些在室溫就發(fā)生晶粒長(zhǎng)大，使得納米材料不能在較高的溫度下保持良好的機(jī)械及理化性能。制備具有高熱穩(wěn)定性的納米鎂合金對(duì)納米鎂合金的廣泛應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于提供一種高熱穩(wěn)定性Mg-Gd-Y-Zr納米鎂合金制備方法。所述鎂合金質(zhì)量百分比成分為：Mg-7~9Gd-2.5~3.5Y-0.2~0.45Zr，將合金棒材進(jìn)行旋鍛變形制備納米鎂合金，控制旋鍛溫度為0~250℃，控制道次變形量為5~20%，總變形量為20~60%，控制進(jìn)料速度為2~6mm/min，每道次變形后改變進(jìn)料方向，旋鍛過(guò)程采用油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑劑流動(dòng)速度為0.5~1.5m³/h，旋鍛后將所得納米鎂合金在110~175℃退火10~20h，使得Gd、Y元素在納米晶晶界發(fā)生偏聚，所得納米鎂合金晶界處Gd、Y元素濃度為晶內(nèi)的1.2~2.5倍，該納米鎂合金的晶粒長(zhǎng)大溫度≥0.62T_m。

所述的旋鍛變形，控制旋鍛溫度為0~200℃。

所述的旋鍛變形，控制道次變形量為10~15%。

所述的旋鍛變形，控制總變形量為30~50%。

所述的旋鍛變形，控制潤(rùn)滑劑流動(dòng)速度為1~1.5m³/h。

所述的退火處理，將旋鍛所得納米鎂合金在130~150℃退火10~20h。

所述的旋鍛變形，控制進(jìn)料速度為2~4mm/min。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有：

1.旋鍛變形可以產(chǎn)生高的應(yīng)變速率，高應(yīng)變速率可誘發(fā)大量位錯(cuò)開(kāi)動(dòng)并提高合金最大位錯(cuò)密度，位錯(cuò)在納米晶晶界的累積可為稀土元素?cái)U(kuò)散提供通道。選用旋鍛變形方式是實(shí)現(xiàn)稀土元素偏聚的關(guān)鍵因素。

2.變形過(guò)程中材料的溫度決定了稀土元素在鎂合金中的擴(kuò)散速率，溫度過(guò)高時(shí)稀土元素?cái)U(kuò)散過(guò)快、易導(dǎo)致稀土元素富集，形成塊狀富稀土相，塊狀相的形成會(huì)嚴(yán)重降低鎂合金的力學(xué)性能。變形過(guò)程中潤(rùn)滑劑以及潤(rùn)滑劑流動(dòng)速率都會(huì)影響溫度，選用合適的潤(rùn)滑劑、控制潤(rùn)滑劑流速以控制材料溫度也是實(shí)現(xiàn)稀土元素富集而不產(chǎn)生塊狀相的重要因素。

3.大量試驗(yàn)探索表明：控制旋鍛溫度為0~250℃，控制道次變形量為5~20%，總變形量為20~60%，控制進(jìn)料速度為2~6mm/min，旋鍛過(guò)程采用油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑劑流動(dòng)速度為0.5~1.5m³/h的變形工藝參數(shù)，才可保證在所得納米鎂合金晶粒內(nèi)部形成位錯(cuò)鏈并實(shí)現(xiàn)稀土元素富集。旋鍛后將所得納米鎂合金在120~175℃退火10~20h，可使富集的稀土元素通過(guò)位錯(cuò)鏈通道擴(kuò)散至晶界處，形成偏聚，稀土元素在晶界的偏聚是得到高熱穩(wěn)定性納米鎂合金的關(guān)鍵。

具體實(shí)施方式