CN102828133A - 一种超高强高韧镁合金制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超高强高韧镁合金制备方法。合金成分为（w%）：Gd：6-13%，Y：2-6%，Zr：0.3-0.8%,其余为Mg及不可去除的杂质元素，将镁合金坯料进行强力热变形；再将热变形后镁合金在110-150℃进行快速温变形，变形力为1-4KN，变形速度为15-24mm/s，总变形量为10-40%；快速温变形后进行时效热处理，工艺为140-250℃/23-38h。温变形态合金室温抗拉强度为610-647MPa，屈服强度为547-585MPa，断后伸长率为6-10%。时效态合金室温抗拉强度为710-749MPa，屈服强度为675-710MPa，断后伸长率为3.8-6.9%。

Description

一种超高强高韧镁合金制备方法
技术领域
本发明涉及镁合金加工领域，特别涉及一种超高强高韧镁合金制备方法。
背景技术
镁合金具有非常好的阻尼性能、高温蠕变性能、尺寸稳定性和良好的冷热加工性能，在航空航天、汽车等领域中得到广泛应用。在航空航天领域，飞行器质量每减轻1g，比功率可以提高约30%，航空航天领域对镁合金的需求日益迫切；而电器产品壳体和架体要求材料具有良好的导热，减震及电磁屏蔽性能；运输行业则由于节能减排也要求运输工具的重量降低。然而现有的镁合金强度韧性不足，在高性能应用场合受到很大限制。
目前工程界将强度>500MPa的镁合金称为超高强镁合金，目前尚未有报道显示利用半连续铸造锭坯制备出强度>500MPa的超高强镁合金。在较低温度下使镁合金快速变形，可以极大地细化镁合金晶粒，提高镁合金强度，目前没有报道显示采用这种技术制备出强度超高700MPa的镁合金，这极大地限制了镁合金的大规模应用，因此探索并开发出一种制备超高强高韧镁合金的方法具有重大意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种超高强高韧镁合金制备方法。合金成分为（w%）：Gd：6-13%，Y：2-6%，Zr：0.3-0.8%，其余为Mg及不可去除的杂质元素，本发明经过大量实验探索出该成分镁合金快速温变形工艺，提供了一种制备超高强镁合金的方法：先将镁合金半连续铸造锭坯进行强力热变形，然后将热变形后的镁合金进行快速温变形，最后进行时效处理。
本发明涉及一种超高强高韧镁合金制备方法，包括以下具体步骤：
a．将镁合金半连续铸造坯料进行强力热变形，变形温度为350-450℃，变形力为5×103-10×103KN，变形速度为10-20mm/s，总变形量为90-99%；
b．将热变形后的镁合金进行快速温变形，变形温度为110-150℃，变形力为1-4KN，变形速度为15-24mm/s，总变形量为10-40%；
c．将快速温变形后的镁合金在140-250℃进行时效热处理，处理时间为23-38h。
所得变形态镁合金室温抗拉强度为610-647MPa，屈服强度为547-585MPa，断后伸长率为6-10%；最后在140-250℃进行时效热处理，所得时效态合金室温抗拉强度为710-749MPa，屈服强度为675-710MPa，断后伸长率为3.8-6.9%。
本发明的优点在于： 
1.   高稀土含量镁合金在较低度下变形困难，因此晶粒难以细化。本发明通过大量实验探索出镁合金在不高于150℃下的快速温变形工艺，将镁合金在110-150℃进行快速温变形，变形力为1-4KN，变形速度为15-24mm/s，总变形量为10-40%，快速温变形显著细化了镁合金组织，提高了镁合金的性能。快速温变形所得变形态镁合金室温抗拉强度为610-647MPa，屈服强度为547-585MPa，断后伸长率为6-10%；经时效热处理后，所得时效态合金室温抗拉强度为710-749MPa，屈服强度为675-710MPa，断后伸长率为3.8-6.9%。
2.   使用镁合金半连续铸造锭坯，能保证在强力热变形及后续的快速温变形中不开裂。
3.   将镁合金半连续铸造锭坯进行强力热变形，从而获得均匀、细致的完全动态再结晶组织，能保证镁合金在后续的快速温变形过程中不发生应力集中，不发生开裂。
附图说明:
图1产品宏观照片。
本发明通过调节上述参数，做了大量对比实验。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明构思前提下对本发明工艺进行改进，都属于本发明的保护范围。
具体实施方式：
实施例1：
首先将镁合金（合金成分为（w%）：Gd：8%，Y：4%，Zr：0.5%, 其余为Mg及不可去除的杂质元素）半连续铸造锭坯进行强力热变形，变形温度为420℃，变形力为8×103KN，变形速度为18mm/s，总变形量为99%；再将强力热变形后的镁合金在进行快速温变形，变形温度为150℃，变形力为2KN，变形速度为21mm/s，总变形量为39%；快速温变形后将该合金进行时效热处理，时效工艺为：210℃/28h。根据GB/T228-2002对温加工态及时效态镁合金进行力学性能测试，结果见表1。
实施例2：
首先将镁合金（合金成分为（w%）：Gd：10%，Y：6%，Zr：0.4%, 其余为Mg及不可去除的杂质元素）半连续铸造锭坯进行强力热变形，变形温度为400℃，变形力为7×103KN，变形速度为16mm/s，总变形量为98%；再将强力热变形后的镁合金在进行快速温变形，变形温度为140℃，变形力为3KN，变形速度为19mm/s，总变形量为33%；快速温变形后将该合金进行时效热处理时效工艺为：220℃/24h。根据GB/T228-2002对温加工态及时效态镁合金进行力学性能测试，结果见表1。
实施例3：
首先将镁合金（合金成分为（w%）：12%，Y：3%，Zr：0.7%, 其余为Mg及不可去除的杂质元素）半连续铸造锭坯进行强力热变形，变形温度为380℃，变形力为6×103KN，变形速度为14mm/s，总变形量为95%；再将强力热变形后的镁合金在进行快速温变形，变形温度为130℃，变形力为3KN，变形速度为18mm/s，总变形量为25%；快速温变形后将该合金进行时效热处理时效工艺为：230℃/23h。根据GB/T228-2002对温加工态及时效态镁合金进行力学性能测试，结果见表1。
 
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Figure 201210349706X100002DEST_PATH_IMAGE003

Claims (4)

1.一种超高强高韧镁合金制备方法，合金重量百分成分为：Gd：6-13%，Y：2-6%，Zr：0.3-0.8%，其余为Mg及不可去除的杂质元素，其特征在于：通过半连续铸造获得镁合金锭坯；将镁合金锭坯进行强力热变形，变形温度为350-450℃，变形力为5×103-10×103KN ，变形速度为10-20mm/s，总变形量为90-99%；再将强力热变形后的镁合金进行快速温变形，变形温度为110-150℃，变形力为1-4KN，变形速度为15-24mm/s，总变形量为10-40%，所得快速温变形态镁合金室温抗拉强度为610-647MPa，屈服强度为547-585MPa，断后伸长率为6-10%；快速温变形后将合金在140-250℃下进行时效热处理，处理时间为23-38h，所得时效态镁合金室温抗拉强度为710-749MPa，屈服强度为675-710MPa，断后伸长率为3.8-6.9%。
2.根据权利要求1所述超高强高韧镁合金制备方法，其特征在于：将镁合金锭坯进行强力热变形，变形温度为380-420℃，变形力为6×103-8×103KN ，变形速度为14-18mm/s，总变形量为95-99%。
3.根据权利要求1所述超高强高韧镁合金制备方法，其特征在于：将强力热变形后的镁合金进行快速温变形，变形温度为130-150℃，变形力为2-3KN，变形速度为18-21mm/s，总变形量为25-39%。
4.根据权利要求3所述超高强高韧镁合金制备方法，其特征在于：所述快速温变形态镁合金室温抗拉强度为610-647MPa，屈服强度为547-585MPa，断后伸长率为6-10%；时效态镁合金室温抗拉强度为710-749MPa，屈服强度为675-710MPa，断后伸长率为3.8-6.9%。
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