[發明專利]一種高強度超輕金屬材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010083198.X
• 申請日: 2020-02-08
• 公開（公告）號: CN111235413B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉文才;李俊鋒
• 申請（專利權）人: 蘇州輕金三維科技有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C23/00;C22F1/06
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 朱智杰

本發明公開了一種高強度超輕金屬材料的制備方法，所述合金各組分的質量百分比為：6～18wt%Li，0.4～9wt%Zn，0.2～4.5wt%Sm，0～1wt%Sc，余量為Mg和不可避免的雜質。該金屬材料的制備方法包括熔煉、固溶熱處理、熱塑性變形、雙級固溶熱處理。本發明先對鎂鋰合金進行高溫固溶熱處理，使鑄態合金中軟化第二相固溶到基體中，獲得了固溶強化，然后快速降溫至指定溫度，直接進行塑性變形，避免了傳統均勻化處理存在的高溫時效軟化和長時間降溫過程導致的時效軟化，最后對塑性變形合金進行雙級短時固溶處理，消除塑性變形殘余應力，并使殘留的軟化第二相固溶到基體中，進而達到固溶強化和塑性加工硬化的綜合強化效果。

技術領域

本發明涉及一種高強度超輕金屬材料的制備方法，具體為一種高強度鎂鋰合金的制備方法，屬于金屬材料技術領域。

背景技術

鎂鋰合金是目前工程應用中最輕的金屬結構材料，被譽為“超輕合金”，在航空航天、武器裝備領域具有廣闊的應用前景。目前鎂鋰合金在國際上，其現實應用與潛力之間存在巨大差距，主要是因為現有鎂鋰合金強度偏低，難以滿足工程應用的要求，開發新型高強度鎂鋰合金具有非常重要的價值。

鑄態的鎂鋰合金強度通常較低，需要通過熱處理強化或是塑性變形處理進行強化從而提高鎂鋰合金的綜合力學性能。鎂鋰合金的熱處理是在一定溫度下進行固溶處理，之后進行淬火；與普通鎂合金不同，鎂鋰合金存在時效軟化現象，無法實現時效強化，一般不適合進行時效處理。另外，現有的鎂鋰合金塑性變形工藝通常是在低于固溶溫度的一定溫度下進行一定時長的均勻化處理，之后立即取出進行擠壓或是軋制、鍛造等塑性變形。這種低于固溶溫度的均勻化處理相當于高溫時效，會嚴重抵消后續塑性變形的強度效果，造成塑性變形態鎂鋰合金的強度提高幅度有限。因此，如何同時保留鎂鋰合金的固溶強化和細晶強化效果是開發高強度鎂鋰合金急需解決的關鍵問題之一。

發明內容

為解決現有鎂鋰合金強度不高的問題，本發明提供一種高強度超輕金屬材料的制備方法。本發明通過改進鎂鋰合金的熱變形工藝和后續熱處理工藝，對鎂鋰合金進行高溫固溶處理后降溫至塑性變形溫度，直接進行塑性變形加工，然后對塑性變形后的鎂鋰合金再進行雙級短時固溶處理。使得鎂鋰合金在保持最大固溶強化效果的同時獲得了塑性加工硬化。與傳統的鎂鋰合金塑性變形工藝相比，本發明在熱塑性變形前，先對鎂鋰合金進行高溫固溶處理，使鑄態合金中的軟化第二相固溶到基體中，進而得到了固溶強化，然后快速降溫至指定溫度，直接進行塑性變形，避免了傳統均勻化處理存在的高溫時效軟化現象和長時間降溫過程導致的時效軟化現象，最后對塑性變形合金再進行雙級短時固溶處理，可消除塑性變形殘余應力，同時使殘留的軟化第二相固溶到基體中，進而同時達到充分固溶強化和塑性加工硬化的綜合強化效果，制備出高強度超輕鎂鋰合金。

本發明是通過以下技術方案實現其目的的：

本發明提供了一種高強度超輕金屬材料的制備方法，所述合金各組分的質量百分比為：6～18wt%Li，0.4～9wt%Zn，0.2～4.5wt%Sm，0～1wt%Sc，余量為Mg和不可避免的雜質。

本發明采用Li（鋰）為第一組分，Li的加入能夠顯著降低合金密度，同時改善合金塑性，當Li含量為本發明所述的6～18wt. %時，合金組織包括α-Mg固溶體和β-Li固溶體，該結構能夠兼具較好的塑性和強度；本發明采用Zn（鋅）為第二組分，Sm（釤）為第三組分，通過合理配比Zn與Sm含量可以形成高溫穩定準晶強化相和W相（Mg₃Zn₃Sm₂）；本發明采用Sc（鈧）為第四組分，Sc的加入能夠有效細化晶粒尺寸，進一步提高合金力學性能。