[發明專利]一種耐熱鑄造鎂合金材料熱處理方法

在審

• 申請號: 201811041410.5
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109112450A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 龐松;徐永東;任靜;劉辰;任政;朱秀榮;王軍;王榮;曹召勛;杜喜旺
• 申請（專利權）人: 中國兵器科學研究院寧波分院
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06;C22F1/02
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

一種耐熱鎂合金熱處理方法，適宜處理對象為同時含有兩種及兩種以上稀土元素的鎂合金材料、鑄錠以及鑄件，制備過程包括：均勻化、固溶與時效。采用本發明所提供的熱處理方法既能夠大幅度提升具有低稀土含量且多組元稀土鎂合金的力學性能，也能夠解決大型鎂合金錠坯、中大型復雜薄壁鎂合金鑄件在熱處理過程中的變形、斷裂以及組織均勻性等工藝與技術難題，符合鎂合金材料科學研究與工業生產的實際應用，對提升我國高端鎂合金材料與鑄件的性能指標，豐富高性能鎂合金材料加工工藝，特別是在特種鎂合金熱處理領域具有突出意義。

技術領域

本發明涉及一種耐熱鑄造鎂合金材料熱處理方法。

背景技術

鎂合金密度低、比強度高、比剛度高，并且具有良好的抗磁性、電負性、導熱性、阻尼減震性以及切削性能，受到越來越廣泛的重視，在汽車、3C產品領域已得到廣泛的應用。然而，強度不足和耐熱性不佳的缺點嚴重阻礙了鎂合金材料的發展與應用。稀土(RE)是提高鎂合金耐熱性能最有效的合金元素，主要原因是合適的稀土元素在鎂合金中除了除氣、除雜、提高鑄造流動性、耐蝕性能外，同時大部分稀土元素在鎂中具有較大的固溶度極限，而且隨溫度下降，固溶度急劇減少，可以得到較大的過飽和度，從而在隨后的時效過程中析出彌散的、高熔點稀土化合物相。

這些高熔點稀土化合物在高溫時仍能釘扎晶內位錯和晶界滑移，從而提高鎂合金的高溫強度，在兵器、航天、航空等國防工業領域已經得到了廣泛的研究與一定的應用。比較有代表性的，Mg-Nd-Zn系鎂合金用于匣體類部件的研制與生產，Mg-Gd-Y系鎂合金用于具有極高耐熱性能要求的艙體類以及某些關鍵、重要部件的研制與生產。然而，上述兩類耐熱鎂合金材料在力學性能與工藝性能的匹配性方面存在著突出的矛盾。前者具有良好的鑄造工藝性能，雖然能夠耐熱，但力學性能比較有限，室溫拉伸性能R_m＝180MPa、R_0.2＝120MPa、A＝2％。Mg-Gd-Y系新型高強耐熱鎂合金雖然具有優異的室溫與高溫強度，但稀土用量較大、成本高，熔煉工藝難度大，合金流動性低，在鑄件成形過程中極易產生斷裂、偏析等嚴重鑄造缺陷，可用于研制對性能要求苛刻但數量較少的鑄件。作為一類較為成熟的商用耐熱鎂合金，WE系列的鎂合金在耐熱與成形性能方面表現良好。雖然鑄件本體取樣室溫拉伸性能平均值能夠達到R_m＝250MPa、R_0.2＝178MPa、A＝3％，250℃拉伸性能平均值達到R_m＝210MPa、R_0.2＝150MPa、A＝12％，但仍不能滿足一些高端鑄件的要求。這極大地限制了耐熱鎂合金材料在高性能鑄件研制與裝備方面的應用。

目前，重大裝備與新型號產品對鑄造鎂合金材料已經提出了更高的性能指標，現有稀土鎂合金已經很難滿足要求。因此，需要一種力學性能更好且在熱處理過程中的不易變形、斷裂以及組織均勻性較好的制造耐熱鑄造鎂合金材料的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種耐熱鑄造鎂合金材料熱處理方法，采用本發明得到的耐熱鎂合金材料、錠坯與鑄件具有質量優異、組織均勻性好、成品率高以及工藝穩定性高的特點，尤其適用于中、大型復雜薄壁耐熱鎂合金鑄件的研制與生產，以及變形件生產過程中大型坯料的加工過程。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種耐熱鑄造鎂合金材料熱處理方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1)均勻化處理：根據實際合金成分與鑄件結構設計均勻化處理工藝參數，于保護氣氛或者真空條件下在加熱設備中升溫至均勻化溫度，對材料、鑄件或者/和鑄錠進行均勻化處理；所述均勻化溫度為280～345℃，保溫時間為0.5-10小時；

步驟2)固溶處理：固溶過程分為多階段進行，溫度范圍為480-560℃，時間范圍為0.5-32小時，固溶處理完畢后進行淬火；

步驟3)時效處理：在加熱設備中進行保溫處理，經冷卻后完成熱處理過程；時效溫度范圍為155-260℃，時效時間為0.5-100小時；