[發明專利]一種含稀土釔的高成形性鎂合金雙層復合板及其制備方法

有效

• 申請號: 202111517256.6
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114179457B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 袁明;蔣斌;何超;王慶航;白生文;潘復生;宋燕;董志華;張昂;高瑜陽;楊鴻
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B33/00;B21C23/00;B22D7/00;C22C1/03;C22C23/06;C22F1/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹

本發明公開了一種含稀土釔的高成形性鎂合金雙層復合板及其制備方法，所述雙層復合板包含含釔的鎂合金板與AZ31鎂合金板，所述雙層復合板由含釔的鎂合金錠與AZ31合金錠經擠壓成型獲得。本發明通過一部分高塑性的鎂釔合金錠與常規AZ31合金錠進行對稱分流模擠壓，成功制備出了AZ31/Mg?0.2wt％Y層狀復合板材。相比于單一的AZ31板材的強基面織構，復合板材的AZ31層表現為粗晶和弱基面織構特征；在Mg?Y層呈現出細晶和弱稀土雙峰織構特征。通過透射電鏡觀察，可以發現界面處出現寬度為～0.35μm的互擴散區域，說明AZ31層和Mg?Y層之間呈現出良好的冶金結合性能，基體和擴散區保持著良好的晶體學匹配關系。良好的界面結合保證了復合板材優良的力學性能和成形性能。

技術領域

本發明屬于鎂合金復合板材料制備技術領域，具體涉及一種含稀土釔的高成形性鎂合金雙層復合板及其制備方法。

背景技術

鎂的密度為1.74g/cm³，鎂合金的密度約為鋁合金的2/3，鋼的1/4。鎂合金由于具有密度小、質量輕、尺寸穩定性高、電磁屏蔽性能好、具有良好的切削加工特性、很好的比強度和比剛度、導熱、導電性佳以及很高的可回收性等多項優點，使其在結構性與加工組件的應用與需求上大幅上漲。鎂合金產品可以應用于大多數3C(電腦、通訊與消費性電子產品)設備、汽車零組件、航空航天、運輸工具、電源等產業，在這些產業市場鎂合金技術發揮著應用。由于鎂的密排六方結構，鎂合金塑性變形能力差，塑性加工困難，極大的限制了鎂合金在工程領域中的廣泛應用。

目前使用軋制或者累積疊軋的方法制備金屬復合板材，但是鎂合金的塑性變形能力較差，在軋制過程中容易開裂，所以利用此類方法在制備金屬復合材料過程中將會大大降低生產效率，同時也會增加復合材料的生產成本。

擠壓成型是鎂合金典型塑性加工方法。擠壓時受到的三向壓應力促使鎂合金充分發揮自身塑性，提高塑性變形能力，避免開裂，并且擠壓方法具有操作簡單、產品性能優良與很好的表面光潔度等優點。利用擠壓工藝制備復合材料時，在擠壓過程中，坯料受到三向壓應力，有助于改善金屬的塑性變形能力，避免了金屬的開裂，因此復合擠壓也適用于制備金屬復合材料。跟軋制復合相比，復合擠壓有工藝簡單、生產效率高以及可利用不同形狀的模具生產出規格不同的產品(如板材、棒材、管材等)等優點。目前，普通AZ31鎂合金和復合板材在彎曲、拉深、和脹形等二次成形工藝中，常常因為外側開裂而失效。這是因為成形過程中板材內外側所處的應力狀態不同，通常板材內側受壓應力，要求較高的抗壓能力；外側受拉應力，要求較好的抗拉伸延伸能力。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種含稀土釔的高成形性鎂合金雙層復合板及其制備方法，本發明利用含微量稀土釔(Y)的高塑性鎂合金錠坯與常規AZ31鎂合金錠進行對稱分流模擠壓制備出成形性能優異的鎂合金雙層復合板。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種含稀土釔的高成形性鎂合金雙層復合板，所述雙層復合板包含含釔的鎂合金板與AZ31鎂合金板，所述雙層復合板由含釔的鎂合金錠與AZ31合金錠經擠壓成型獲得。

鎂合金中添加稀土元素可以弱化變形態鎂合金的織構強度或形成非基面織構組分，能夠明顯改善鎂合金的塑性，所得Mg-RE鎂合金具有弱基面織構，且非基面滑移容易啟動，塑性較好。發明人發現，板材二次成形中將Mg-RE鎂合金復合層布置在外側拉應力區域，而在內側壓應力區域保留常用的Mg-Al-Zn鎂合金。這樣可以充分發揮Mg-RE鎂合金塑性好的優勢，提高鎂合金板整體的成形性能。而發明人在大量的實驗過程中，發現稀土元素采用釔時，由于其具有較好的固溶強化和弱化織構效果，因此當含釔(Y)的鎂合金板與AZ31鎂合金板時，可以使AZ31板材由強基面織構，轉化為粗晶和弱基面織構特征；在Mg-Y層呈現出細晶和弱稀土雙峰織構特征。通過透射電鏡觀察，可以發現界面處出現寬度為～0.35μm的互擴散區域，說明AZ31層和Mg-Y層之間呈現出良好的冶金結合性能，基體和擴散區保持著良好的晶體學匹配關系。良好的界面結合保證了復合板材優良的力學性能和成形性能。