[發(fā)明專(zhuān)利]一種低合金化高強(qiáng)塑性鎂合金材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010099495.3
• 申請(qǐng)日: 2020-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111304471B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶凱波;李亞楠;鄧?yán)だ?/a>;楊安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C1/03
• 分類(lèi)號(hào): C22C1/03;C22C23/04;C22F1/06;B21C23/00;B21J5/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種低合金化高強(qiáng)塑性鎂合金材料的制備方法，涉及一種鎂合金材料的制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的鎂合金材料合金成本過(guò)高，且無(wú)法同時(shí)保證強(qiáng)度與塑性皆備，以及高溫變形能量消耗大的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明采用低合金化與低溫墩擠形變熱處理相結(jié)合方式可以提高鎂合金的力學(xué)性能。添加低含量鋅與釔可在鎂基體中產(chǎn)生固溶強(qiáng)化與晶粒細(xì)化效果，結(jié)合低溫墩擠形變熱處理，使鎂合金在變形過(guò)程中發(fā)生晶粒細(xì)化的同時(shí)能夠產(chǎn)生較多的彌散析出相，所產(chǎn)生的彌散強(qiáng)化效果，保證鎂合金材料的強(qiáng)度與塑性同時(shí)得到大幅提高。通過(guò)低含量合金元素的添加與低溫墩擠形變熱處理，簡(jiǎn)化工藝流程，可大幅度降低生產(chǎn)成本，提高了該合金的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明應(yīng)用于制備鎂合金。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎂合金材料的制備方法。

背景技術(shù)

由于鎂具備較低密度與高的比強(qiáng)度比剛度，被譽(yù)為“21世紀(jì)最有潛力的金屬材料”，但是其絕對(duì)強(qiáng)度與塑性均較低。研究表明通過(guò)添加適合的合金元素結(jié)合合理的熱變形可有效改善鎂合金的強(qiáng)度與塑性。然而，加入大量合金元素會(huì)使得材料內(nèi)部產(chǎn)生不利于變形的第二相，損害塑性；加入少量的合金元素?zé)o法產(chǎn)生明顯的強(qiáng)化效果，特別是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)塑性的提高。有研究表明添加稀土元素可產(chǎn)生固溶強(qiáng)化且改善塑性，但是由于稀土元素較昂貴的價(jià)格，添加稀土元素不可避免提高了合金的成本。此外，廉價(jià)的Zn元素在鎂中具有較高的固溶度，是鎂合金中的理想添加元素之一。通過(guò)加入少量的Zn與極低含量稀土元素改善鎂合金性能是低成本鎂合金開(kāi)發(fā)的有益探索。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的稀土鎂合金材料合金成本過(guò)高，且無(wú)法同時(shí)保證強(qiáng)度與塑性皆備，以及高溫變形能量消耗大的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種低合金化高強(qiáng)塑性鎂合金材料的制備方法。

本發(fā)明的低合金化高強(qiáng)塑性鎂合金材料的制備方法是按以下步驟進(jìn)行的：

一、將純鎂塊在保護(hù)氣氛下加熱至750℃～760℃達(dá)到熔化狀態(tài)，純鎂塊完全熔化后同時(shí)加入預(yù)熱過(guò)的Zn粒和預(yù)熱過(guò)的Mg-Y中間合金，得到三元合金熔液，無(wú)渦流均質(zhì)處理3min～5min促進(jìn)合金元素分布均勻，無(wú)渦流均質(zhì)處理后在金屬液表面均勻?yàn)⑸弦粚痈采w劑以保護(hù)金屬液不會(huì)與空氣接觸反應(yīng)，在溫度為720℃～750℃的條件下靜置保溫10min～15min，加入精煉劑，在溫度為720℃～750℃和無(wú)渦流均質(zhì)處理的條件下精煉金屬液30s～40s，然后在溫度為720℃～750℃的條件下靜置保溫10min～15min，將金屬液澆鑄至溫度為250℃～260℃的鑄鐵模具中，自然冷卻至室溫，從鑄鐵模具中取出，得到鑄態(tài)鎂合金，采用機(jī)械加工將鑄態(tài)鎂合金切割為Mg-Zn-Y塊體；

所述的無(wú)渦流均質(zhì)處理為：將攪拌槳進(jìn)入液面下，恒定速率攪拌使得液面無(wú)渦流產(chǎn)生，以此來(lái)克服攪拌引起的夾雜與卷氣的缺陷；

所述的Mg-Zn-Y塊體中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08％～0.1％，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％～2％，余量為Mg；

所述的精煉劑的質(zhì)量為鎂塊、預(yù)熱過(guò)的Zn粒和預(yù)熱過(guò)的Mg-Y中間合金總質(zhì)量的1.5％～2％；

二、將步驟一得到的Mg-Zn-Y塊體置于固溶爐中進(jìn)行梯度均勻化熱處理，然后快速轉(zhuǎn)移到水中進(jìn)行淬火，對(duì)淬火后的合金塊體進(jìn)行砂輪機(jī)打磨去除表面氧化物，最后采用立式擠壓機(jī)進(jìn)行低溫墩粗?jǐn)D壓一體化變形，空冷至室溫，得到低合金化高強(qiáng)塑性Mg-Zn-Y合金材料；

所述的梯度均勻化熱處理的工藝為：在350℃～360℃保溫4h～5h，然后在400℃～420℃保溫8h～9h；

所述的低溫墩粗?jǐn)D壓一體化變形的工藝如下：擠壓溫度為140℃～150℃，擠壓比為(15～16):1，擠壓速率為0.1mm/s～0.2mm/s。