[發(fā)明專利]一種改善高合金化鎂合金耐疲勞能力的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110279752.6
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113061821B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍慶歡
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 朱偉雄

本發(fā)明公開一種改善高合金化鎂合金耐疲勞能力的方法，包括：對均勻化或固溶處理后的高合金化鎂合金，先在150～300℃進行真應(yīng)變?yōu)?.2～0.7的應(yīng)變時效，然后在350～500℃進行真應(yīng)變?yōu)?.1～0.4的熱變形，最后在150～300℃進行靜態(tài)時效。本方法無需向高合金化鎂合金中添加額外的微量元素，也無需改變現(xiàn)有高合金化鎂合金的牌號，不需要劇烈塑性變形，可將有害的的晶界無析出帶轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸娴木?nèi)變形帶無析出帶，從而顯著阻礙疲勞裂紋形核與擴展、增強耐應(yīng)力腐蝕疲勞的能力。本方法工藝設(shè)計合理、設(shè)備要求簡單、操作方便、成本低、效率高，能穩(wěn)定改善高合金化鎂合金的耐疲勞性能，適用于工程化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鎂合金及制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改善高合金化鎂合金耐疲勞能力的方法，，具體涉及的是一種將有害的晶界處無析出帶轉(zhuǎn)變成有益的晶內(nèi)變形帶處無析出帶以改善高合金化鎂合金疲勞極限、裂紋擴展速率以及腐蝕環(huán)境下疲勞循環(huán)行為的方法。

背景技術(shù)

鎂合金是目前最理想的輕量化結(jié)構(gòu)材料，優(yōu)秀的比強度、比剛度使其在交通運輸領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，高合金化已使鎂合金的靜態(tài)承載能力獲得顯著提升，表現(xiàn)為高強度或高塑性，所添加的主要元素為鋁、錫、鋅或重稀土元素(釔、釓、鉺等共9種)。

然而，這些高靜載能力的鎂合金在交變載荷作用下的疲勞特性仍然難以滿足長期安全服役于運輸工具的要求，具體表現(xiàn)為疲勞裂紋形核早、疲勞裂紋擴展速率快和腐蝕環(huán)境下疲勞極限低3個方面。大量研究表明，晶界無析出帶是引起耐疲勞能力差的最關(guān)鍵因素：沿高合金化鎂合金晶界分布的無析出帶作為強度弱區(qū)，在疲勞循環(huán)過程中極易形成應(yīng)力集中與應(yīng)力的不均勻分布，是最容易誘發(fā)疲勞裂紋形核的區(qū)域，也是裂紋擴展速率最快的路徑，更是易腐蝕區(qū)域。遺憾的是，目前尚無抑制或消除晶界無析出帶的有效方法，同時，由于鎂合金疲勞裂紋形核與裂紋擴展呈反比，即形核越難、擴展越快，形核越易、擴展越慢，這進一步增加了改善耐疲勞能力的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改善高合金化鎂合金耐疲勞能力的方法。

本發(fā)明化害為利，把有害的晶界無析出帶轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸娴木?nèi)變形帶無析出帶，使高合金化鎂合金同時具備疲勞裂紋形核難、裂紋擴展速率慢和耐應(yīng)力腐蝕疲勞的能力，滿足運輸工具對耐疲勞鎂合金的迫切需求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種改善高合金化鎂合金耐疲勞能力的方法，包括如下步驟：

對均勻化或固溶處理后的高合金化鎂合金，先在150～300℃進行真應(yīng)變?yōu)?.2～0.7的應(yīng)變時效，然后在350～500℃進行真應(yīng)變?yōu)?.1～0.4的熱變形，最后在150～300℃進行靜態(tài)時效，即得成品。

該方法是將有害的晶界處無析出帶轉(zhuǎn)變成有益的晶內(nèi)變形帶處無析出帶以改善高合金化鎂合金疲勞極限、裂紋擴展速率以及腐蝕環(huán)境下疲勞循環(huán)行為的方法。

本發(fā)明中所述的高合金化鎂合金是本領(lǐng)域常規(guī)的高合金化鎂合金，以鎂作為主要成分外，還含有總質(zhì)量百分數(shù)5％以上的其他合金元素；該高合金化鎂合金可以是含二元素、三元素或多元素的合金，其中合金元素可以是本領(lǐng)域常規(guī)高合金化鎂合金中的合金元素。

優(yōu)選地，所述靜態(tài)時效的溫度不高于應(yīng)變時效的溫度，否則晶界析出相將部分回溶至基體，降低耐疲勞能力的改善效果；

所述靜態(tài)時效的時間為1～48小時。

優(yōu)選地，所述應(yīng)變時效后的冷卻方式為水淬；

優(yōu)選地，所述熱變形后的冷卻方式為水淬。

經(jīng)該方法處理后的高合金化鎂合金含有晶內(nèi)變形帶，所述高合金化鎂合金晶界處不含無析出帶，所述晶內(nèi)變形帶處含無析出帶。