CN103173668A

CN103173668A - 一种高强耐热变形镁合金

Info

Publication number: CN103173668A
Application number: CN2013100843690A
Authority: CN
Inventors: 张坤; 何维维; 陆政; 李国爱; 汝继刚
Original assignee: BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Current assignee: BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明是一种高强耐热变形镁合金，该合金的化学成分及重量百分比为：4.0～6.0%Y，1.5～2.5%Zn，0.35～0.55%Mn，0.15～0.50%Cd，0.5～1.5%Zr，杂质元素：Cu≤0.04%，Ni≤0.005%，Fe≤0.01%，Si≤0.05%，总量≤0.3%，其余为Mg。本发明的镁合金材料在铸态下保持较高的塑性和较低的屈服强度，通过塑性变形加工成尺寸多样的板材、棒材、型材及锻件，变形产品在无需热处理情况下即同时具有较高的室温性能和高温性能。

Description

一种高强耐热变形镁合金

技术领域

本发明是一种高强耐热变形镁合金，属于金属材料技术领域。该种合金是特一种高延伸率低屈服强度的易于塑性变形的镁合金，该合金经塑性变形后同时具有优异的室温及高温力学性能。

背景技术

室温拉伸性能及高温性能的不足严重阻碍了镁合金在航空航天、军工及其它行业的轻量化进程。也正是由于这样，国内外对于耐热镁合金的研究开发给予了高度重视，并先后试制研究了Mg-Al-RE、Mg-Al-Ca、Mg-Zn-Al、Mg-Zn-RE、Mg-Y-Nd、Mg-Y-RE等系列的耐热镁合金。然而上述这些得到试验研究的内热镁合金体系中，真正得到实际应用的主要集中在少数合金上，并且在应用中也暴露出不同程度的问题。如Mg-Y-RE系合金含有大量的稀土元素，合金的成本较高，室温强度较低，不能满足同时具有室温与高温强度的使用要求。

文献报道，在Mg-Y二元合金系中添加Zn元素可以通过降低堆垛层错能、引入面缺陷从而抑制非基面滑移来提高合金高温强度和抗蠕变性能，即使在没有热处理的条件下也可以获得较高的室温和高温力学性能。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种高强耐热变形镁合金，其目的是提供一种无需热处理即可同时具备室温及高温力学性能的新型耐热变形镁合金。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种高强耐热变形镁合金，其特征在于：该合金的化学成分及重量百分比为：4.0～6.0%Y，1.5～2.5%Zn，0.35～0.55%Mn，0.15～0.50%Cd，0.5～1.5%Zr，杂质元素：Cu≤0.04%，Ni≤0.005%，Fe≤0.01%，Si≤0.05%，总量≤0.3%，其余为Mg。

该合金型材为棒材、板材、锻件和管材。

本发明技术方案的优点是：采用本发明所述的合金成分制备的挤压型材、棒材、板材、锻件、管材在无需热处理的状态下，即可同时获得较高的室温及高温力学性能，大大节省了能源，提高生产效率。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

实施例1

该高强耐热变形镁合金的化学成分及重量百分比为：4.0～4.5%Y，1.5～2%Zn，0.35～0.5%Mn，0.15%Cd，0.5%Zr，杂质元素：Cu≤0.04%，Ni≤0.005%，Fe≤0.01%，Si≤0.05%，总量≤0.3%，其余为Mg。

该合金材料采用惰性气体保护熔炼及半连续铸造工艺制备，具体工艺方法是：将纯镁锭99.95%以上加热烘干，放入预热到500℃的熔炼炉中，升温到680～720℃，按合金成分的质量百分比进行合金化配比，烧损率按30%计算，搅拌精炼静置后采用半连续方法铸造，铸造速率为70～90mm/min，整个过程采用惰性气体保护。

采用半连续铸造坯料，采用挤压成型工艺具体步骤为：将合金坯料经450℃/24h均匀化处理，快速冷却后去皮，加热挤压模具至400℃-450℃，加热合金坯料至500℃并保温1-3h，在1800T/3600T卧式油压机上进行挤压，挤压比为15-30。挤压后板材规格为：厚10mm，宽180mm，长度大于2000mm。合金室温抗拉强度410MPa，屈服强度370MPa，延伸率15％；300℃时室温抗拉强度212MPa，屈服强度168MPa，延伸率27％。

实施例2

该高强耐热变形镁合金的化学成分及重量百分比为：4.5～5.0%Y，2.0～2.5%Zn，0.45～0.5%Mn，0.35%Cd，1.0%Zr，杂质元素：Cu≤0.04%，Ni≤0.005%，Fe≤0.01%，Si≤0.05%，总量≤0.3%，其余为Mg。

采用半连续铸造坯料，成型工艺具体步骤为：将合金坯料经450℃/24h均匀化处理，快速冷却后去皮，加热挤压模具至400℃-450℃，加热合金坯料至500℃并保温1-3h，在1800T/3600T卧式油压机上进行挤压，挤压比为15-30。挤压后棒材规格为：Ф25mm。合金室温抗拉强度425MPa，屈服强度378MPa，延伸率19％；300℃时室温抗拉强度222MPa，屈服强度188MPa，延伸率32％。

实施例3

该高强耐热变形镁合金的化学成分及重量百分比为：5.0～6.0%Y，2.0～2.5%Zn，0.45～0.55%Mn，0.50%Cd，0.5%Zr，杂质元素：Cu≤0.04%，Ni≤0.005%，Fe≤0.01%，Si≤0.05%，总量≤0.3%，其余为Mg。

采用半连续铸造坯料，成型工艺具体步骤为：将合金坯料经450℃/24h均匀化处理，快速冷却后去皮，加热挤压模具至400℃-450℃，加热合金坯料至500℃并保温1-3h，在1800T/3600T卧式油压机上进行挤压，挤压比为15-30。挤压后棒材规格为：Ф25mm。合金室温抗拉强度434MPa，屈服强度380MPa，延伸率21％；300℃时室温抗拉强度225MPa，屈服强度189MPa，延伸率83％。

与现有技术相比，本发明技术方案所述的合金成分制备的挤压型材、棒材、板材、锻件、管材在无需热处理的状态下，即可同时获得较高的室温及高温力学性能，大大节省了能源，提高生产效率。

Claims

1.一种高强耐热变形镁合金，其特征在于：该合金的化学成分及重量百分比为：4.0～6.0%Y，1.5～2.5%Zn，0.35～0.55%Mn，0.15～0.50%Cd，0.5～1.5%Zr，杂质元素：Cu≤0.04%，Ni≤0.005%，Fe≤0.01%，Si≤0.05%，总量≤0.3%，其余为Mg。

2.根据权利要求1所述的高强耐热变形镁合金，其特征在于：该合金型材为棒材、板材、锻件和管材。