CN103173703A - 一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法 - Google Patents
一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103173703A CN103173703A CN2013101335328A CN201310133532A CN103173703A CN 103173703 A CN103173703 A CN 103173703A CN 2013101335328 A CN2013101335328 A CN 2013101335328A CN 201310133532 A CN201310133532 A CN 201310133532A CN 103173703 A CN103173703 A CN 103173703A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- hardening effect
- zinc
- processing method
- subsequently
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
本发明提出一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法,即首先对合金铸锭进行均匀化处理,然后通过热加工使合金中的非平衡化合物破碎,最后采用两步渐变式固溶处理促进化合物尽可能溶解。经过这样的处理工艺,可以有效促进高锌Mg-Zn-Al三元合金中非平衡共晶化合物的溶解,提高基体中Zn、Al元素的过饱和度,增强高锌变形镁合金的时效硬化效应;而且与常规T6处理相比,处理时间大大缩短,有效提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于镁合金加工技术领域,特别涉及一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法。
背景技术
镁合金作为目前最轻的商用金属工程结构材料,以其优异的比强度、优良的阻尼吸震降噪性能、良好的机加工和表面装饰性能等优点在航空航天、交通运输、3C产品等诸多领域具有重要的应用价值和广泛的应用前景。目前应用最广的是Mg-Al系列(AZ系、AM系)合金,但是该类合金还存在着绝对强度不足的问题。近年来研究发现,在Mg-Al系合金基础上添加大量的Zn、同时严格控制合金中的Zn/Al比而形成的一类τ-型Mg-Zn-Al合金 (ZA)具有优良的室温和高温强度,进一步采用稀土微合金化后,该合金还兼有良好的变形加工行为和塑性,使之可用于若干有耐热性能要求的变形镁合金产品上,大大拓展了镁合金在民用和军工领域的应用范围。这类具有良好变形性能的ZA系合金,即高锌变形镁合金,目前已发展成为一类具有重要应用价值的合金。
稀土微合金化τ-型ZA系合金是一种时效强化型合金,时效过程中析出与基体共格的τ (Mg32(Al,Zn)49)相,该相具有良好的热稳定性,而且与镁基体之间的界面能低,起到有效强化镁合金的作用。为达到时效硬化的目的,目前通常对合金进行常规T6处理,即固溶时效处理。但是,由于ZA系合金相比商业化Mg-Al系列合金含有较多的合金元素(≥10wt%),铸造过程中合金中往往出现大量的非平衡共晶组织,这些共晶组织尺寸粗大,加之合金元素Zn、Al在镁基体中的扩散速度很慢,常规的T6处理难以有效使这些化合物溶解,因而降低了时效前Zn、Al元素在镁基体中的过饱和度、抑制了时效硬化效应的发挥,使得合金仅可获得有限的强硬度提高,没有充分发挥该合金高强硬度的潜在优势。为了促进铸态组织中非平衡共晶组织的溶解,目前仅是通过延长固溶时间或提高固溶温度,但是,固溶时间的延长将导致晶粒长大,而过高的固溶温度易导致合金出现过烧,这些现象都将恶化合金的机械性能。因此,如何充分发挥τ-型ZA系合金的时效硬化效应成为该合金商业化应用契待解决的关键问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的是增强高锌变形镁合金的时效硬化效应,有效提高生产效率,而提供一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法。
实现上述目的,本发明采取的技术方案是:一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法,其特征在于,该工艺方法包括以下步骤:
1)将镁合金铸锭在315~325℃范围内进行10~50h的均匀化保温,随后随炉冷却至室温。
2)均匀化后的铸锭经铣面,在340~350℃下保温30~120min;随后采用常规挤压工艺进行热加工,挤压比16~30;挤压后空冷至室温。
3)将挤压后的变形材进行两步渐变式固溶处理:首先在315~325℃保温1h~3h,然后以~ 2K/min的升温速度升温至350~360℃,在该温度下再保温0.5h~1h,随后于50~70℃的温水中进行水淬淬火。
4)将淬火后的合金在150~200℃时效10~50h。
进一步,所述高锌变形镁合金是τ-型Mg-Zn-Al-Re合金,其中Zn重量百分比为6%~10%,且Zn/Al比为2~3,Re表示稀土元素,主要包括Er、富钇混合稀土,也可以是其它稀土元素,其重量百分比为0.1%~1.0%。
相比现有技术,本发明具有如下有益效果:
1. 本发明提出将高锌变形合金铸锭在315~325℃范围内进行10~50h的均匀化处理,通过这样的均匀化处理,使一部分非平衡共晶化合物溶解,以提高随后热加工过程中铸锭的变形能力。当均匀化温度取上限时,可取均匀化时间的下限。
2. 经均匀化处理的高锌变形合金铸锭在340~350℃下保温30~120min,使铸锭各部分的温度达到均匀,然后以16~30的挤压比进行挤压加工。在挤压过程中,合金中未溶解的化合物被破碎,并随基体的流动变形而散布于合金中。挤压变形使得合金中化合物的尺寸大大减小,并弥散分布于合金中。
3. 将挤压后的变形材进行两步渐变式固溶处理,首先在315~325℃保温1h~3h,然后以~ 2K/min的升温速度升温至350~360℃,在该温度下再保温0.5h~1h。Mg-Zn-Al三元共晶温度为338°C,通常合金的固溶温度应低于共晶温度10~20°C,以免固溶热处理过程中出现过热和过烧现象,因此首先将该合金在较低的温度下,这里取315~325℃,保温一定时间,通过这样的第一步固溶处理,非平衡Mg-Zn-Al三元共晶化合物会有所溶解,使得其中的Zn含量降低,使得剩余化合物的共晶温度提高,这样下一步就可以在更高的温度下固溶处理而不产生过热和过烧。随后采用~ 2K/min的升温速度逐渐升温,在渐变式升温过程中,上述过程将持续发生,即合金中的非平衡Mg-Zn-Al三元共晶化合物逐步溶解,使得其中的Zn含量不断降低,导致剩余化合物的共晶温度被逐步推向Mg-Al二元共晶温度(437°C),即使共晶点不断提升。最终可以使固溶温度超过三元共晶温度而不发生过热和过烧,因此第二步可以在较高的温度下,即350~360℃,进行固溶处理。由于原子的扩散能力随温度的升高而迅速增强,因此,固溶温度的升高可以大大缩短保温时间;同时,经过了前一个步骤的挤压变形,化合物的尺寸大大减小,原子的扩散距离大大缩短,故而也促进了剩余化合物的溶解。经过这样的两步渐变式固溶处理,可以有效促进Mg-Zn-Al三元合金中非平衡共晶化合物的溶解,提高基体中Zn、Al元素的过饱和度;同时处理时间大大缩短,有效提高了生产效率。
4. 将经过渐变式固溶处理的合金在150~200℃时效10~50h,一方面,渐变式固溶处理使基体中Zn、Al元素的过饱和度增加,另一方面,由于渐变式固溶处理的温度高于常规T6处理的温度,合金自高温淬火下来基体中保留的空位浓度也相应更高,高浓度空位的存在也将促进时效析出相的均匀弥散析出,从而增强时效硬化效应。另外,值得提出的是,虽然经前一个步骤的渐变式固溶处理后,仍然有少量未溶解的化合物,但是由于尖端优先溶解,经挤压破碎后形状各异的化合物在固溶处理过程中,尖棱处将首先溶解、并逐步转变为球形化合物,这样的小尺寸球形未溶化合物也可以起到弥散强化的作用,从而在一定程度上对合金强硬度的提高做出贡献。
附图说明
图1(a)是Mg-7Zn-3Al-0.7%Er合金铸态金相显微组织;(b)是该合金经325℃x50h均匀化处理后的金相显微组织。
图2(a)是经常规T6固溶处理后Mg-7Zn-3Al-0.7%Er合金的SEM组织照片;(b)是经本发明渐变式固溶处理后Mg-7Zn-3Al-0.7%Er合金的SEM组织照片。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:采用半连续铸造工艺制备高锌镁合金铸锭(其他铸造工艺方法制备的同样适用),其成分为Mg-7Zn-3Al-0.7%Er,将铸锭在325℃进行20h的均匀化退火,随后随炉冷却至室温。图1是均匀化前后Mg-7Zn-3Al-0.7%Er合金的金相显微组织,由图1可以看出,铸态组织中存在着大量的非平衡共晶化合物(图1a),经过均匀化退火后,部分非平衡共晶化合物溶解,但是合金中仍然存在着较多的未溶解的化合物相。定量金相结果表明,均匀化后化合物的体积百分数为4.7%。均匀化后的铸锭经铣面,在350℃下保温120min,随后在卧式挤压机上热挤压,挤压比为25,挤压后空冷至室温。将挤压后的变形材进行两步渐变式固溶处理,首先在325℃保温1h,然后以~ 2K/min的升温速度升温至350℃,并保温0.5h,随后于70℃的温水中进行水淬淬火。图2比较了经本发明渐变式固溶处理和经常规T6固溶处理的Mg-7Zn-3Al-0.7%Er合金的扫描电镜显微组织,从组织照片可以明显看出经过本发明渐变式固溶处理,合金中的化合物数量大大减少。定量金相测量结果表明,经本发明渐变式固溶处理和经常规T6固溶处理后,化合物的体积百分数分别为1.5%和 2.3%,减少了35%。最后,将淬火后的合金在200℃时效10h。经本发明提供的工艺方法固溶时效处理后,Mg-7Zn-3Al-0.7%Er合金的维氏硬度达到93HV,与常规T6处理工艺相比,硬度提高了13.4%,显著提高了合金的时效硬化效应。
实施例2:采用半连续铸造工艺制备高锌镁合金铸锭,其成分为Mg-10Zn-4Al-0.4%Y,将铸锭在320℃进行40h的均匀化退火,随后随炉冷却至室温。均匀化后的铸锭经铣面,在340℃下保温90min,随后在卧式挤压机上热挤压,挤压比为16,挤压后空冷至室温。将挤压后的变形材进行两步渐变式固溶处理,首先在315℃保温3h,然后以~ 2K/min的升温速度升温至360℃,并保温0.5h,随后于60℃的温水中进行水淬淬火。与常规T6固溶处理工艺相比,经过本发明渐变式固溶处理,合金中的化合物数量大大减少。最后,将淬火后的合金在150℃时效35h。经本发明提供的工艺方法固溶时效处理后,Mg-10Zn-4Al-0.4%Y合金的维氏硬度达到98HV,与常规T6处理工艺相比,硬度提高了15.3%,显著提高了合金的时效硬化效应。
实施例3:采用半连续铸造工艺制备高锌镁合金铸锭,其成分为Mg-8Zn-3.5Al-0.4%Er,将铸锭在315℃进行50h的均匀化退火,随后随炉冷却至室温。均匀化后的铸锭经铣面,在345℃下保温60min,随后在卧式挤压机上热挤压,挤压比为28,挤压后空冷至室温。将挤压后的变形材进行两步渐变式固溶处理,首先在320℃保温2h,然后以~ 2K/min的升温速度升温至355℃,并保温1h,随后于50℃的温水中进行水淬淬火。与常规T6固溶处理工艺相比,经过本发明渐变式固溶处理,合金中的化合物数量大大减少。最后,将淬火后的合金在180℃时效20h。经本发明提供的工艺方法固溶时效处理后,Mg-8Zn-3.5Al-0.4%Er合金的维氏硬度达到96HV,与常规T6处理工艺相比,硬度提高了14.3%,显著提高了合金的时效硬化效应。
本发明工艺方法适用于τ-型Mg-Zn-Al-Re合金,其中Zn重量百分比为6%~10%,且Zn/Al比为2~3,Re表示稀土元素,主要包括Er、富钇混合稀土,也可以是其它稀土元素,其重量百分比为0.1%~1.0%。均可以有效提高时效硬化效应,满足强硬度的要求。
综上,本发明首先对合金铸锭进行均匀化处理,然后通过热加工使合金中的非平衡化合物破碎,最后采用两步渐变式固溶处理促进化合物尽可能溶解。经过这样的处理工艺,可以有效促进高锌Mg-Zn-Al三元合金中非平衡共晶化合物的溶解,提高基体中Zn、Al元素的过饱和度,增强高锌变形镁合金的时效硬化效应。
本发明与常规T6处理相比,处理时间大大缩短,有效提高了生产效率。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法,其特征在于,该工艺方法包括以下步骤:
1) 将镁合金铸锭在315~325℃范围内进行10~50h的均匀化保温,随后随炉冷却至室温;
2) 均匀化后的铸锭经铣面,在340~350℃下保温30~120min;随后采用常规挤压工艺进行热加工,挤压比16~30;挤压后空冷至室温;
3) 将挤压后的变形材进行两步渐变式固溶处理:首先在315~325℃保温1h~3h,然后以~ 2K/min的升温速度升温至350~360℃,在该温度下再保温0.5h~1h,随后于50~70℃的温水中进行水淬淬火;
4)将淬火后的合金在150~200℃时效10~50h。
2. 根据权利要求1所述提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法,其特征在于,所述高锌变形镁合金是τ-型Mg-Zn-Al-Re合金,其中Zn重量百分比为6%~10%,且Zn/Al比为2~3,Re表示稀土元素,主要包括Er或富钇混合稀土,其重量百分比为0.1%~1.0%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310133532.8A CN103173703B (zh) | 2013-04-17 | 2013-04-17 | 一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310133532.8A CN103173703B (zh) | 2013-04-17 | 2013-04-17 | 一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103173703A true CN103173703A (zh) | 2013-06-26 |
CN103173703B CN103173703B (zh) | 2014-12-10 |
Family
ID=48633884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310133532.8A Active CN103173703B (zh) | 2013-04-17 | 2013-04-17 | 一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103173703B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103710654A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-09 | 北京工业大学 | 一种用于镁-锌-稀土合金的热处理工艺 |
CN104152826A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-19 | 南昌大学 | 一种Mg-Al-Zn-Y稀土镁合金的热处理方法 |
CN111250696A (zh) * | 2020-04-05 | 2020-06-09 | 重庆大学 | 一种制备镁稀土合金光谱标样的方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102230118A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-11-02 | 重庆大学 | 一种具有高强度和高屈强比的镁合金及其制备方法 |
CN102634710A (zh) * | 2012-05-07 | 2012-08-15 | 东莞市闻誉实业有限公司 | 一种铝锌镁合金及其制备方法 |
-
2013
- 2013-04-17 CN CN201310133532.8A patent/CN103173703B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102230118A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-11-02 | 重庆大学 | 一种具有高强度和高屈强比的镁合金及其制备方法 |
CN102634710A (zh) * | 2012-05-07 | 2012-08-15 | 东莞市闻誉实业有限公司 | 一种铝锌镁合金及其制备方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103710654A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-09 | 北京工业大学 | 一种用于镁-锌-稀土合金的热处理工艺 |
CN103710654B (zh) * | 2013-12-24 | 2015-11-11 | 北京工业大学 | 一种用于镁-锌-稀土合金的热处理工艺 |
CN104152826A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-19 | 南昌大学 | 一种Mg-Al-Zn-Y稀土镁合金的热处理方法 |
CN104152826B (zh) * | 2014-07-17 | 2016-08-24 | 南昌大学 | 一种Mg-Al-Zn-Y稀土镁合金的热处理方法 |
CN111250696A (zh) * | 2020-04-05 | 2020-06-09 | 重庆大学 | 一种制备镁稀土合金光谱标样的方法 |
CN111250696B (zh) * | 2020-04-05 | 2021-04-16 | 重庆大学 | 一种制备镁稀土合金光谱标样的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103173703B (zh) | 2014-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104046934B (zh) | 制备超细晶镁锌锰合金的方法 | |
CN111057975B (zh) | 一种铝锂合金超塑细晶板材的制备方法 | |
CN105039817B (zh) | 一种多元耐热镁合金的制备方法及多元耐热镁合金 | |
CN106435418A (zh) | 改善7系铝合金抗晶间与抗应力腐蚀性能的热处理工艺 | |
CN103498065B (zh) | 一种TiAl合金晶粒细化方法 | |
CN109706336B (zh) | 一种超细晶高强塑性稀土镁合金的低成本制备方法 | |
CN105568082A (zh) | 一种Al-Si-Cu-Mg铸造合金的热处理方法 | |
CN104805385A (zh) | 一种超大规格半连续铸造圆锭的均匀化热处理方法 | |
CN102242326B (zh) | 一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金形变-固溶热处理工艺 | |
US20170356072A1 (en) | Al-Zn ALLOY COMPRISING PRECIPITATES WITH IMPROVED STRENGTH AND ELONGATION AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME | |
CN103173703B (zh) | 一种提高高锌变形镁合金时效硬化效应的工艺方法 | |
CN103469130A (zh) | 一种稀土镁合金的热变形强化方法 | |
CN103866170A (zh) | 一种稀土镁合金及其薄板的制备方法 | |
JP6784700B2 (ja) | チタン及びチタン合金の物品の製造方法 | |
CN110714174A (zh) | 一种铝合金铸锭的均匀化处理工艺 | |
CN1752265A (zh) | 一种细化TiAl合金铸锭显微组织的热加工工艺 | |
CN107151753A (zh) | 一种抑制a7n01铝合金表面粗晶环产生的方法 | |
CN105861968A (zh) | 一种提高Al-Cu系高强铝合金环件力学性能的方法 | |
KR101406111B1 (ko) | 마그네슘 합금 고속 압출방법 및 그에 의해 제조된 마그네슘 합금 압출재 | |
CN104975214A (zh) | 一种高塑性镁合金及其制备方法 | |
CN107904461B (zh) | 一种低成本高性能镁合金型材及制备方法 | |
CN106399883A (zh) | 一种消除Al‑Cu‑Mg‑Si‑Mn合金铸造结晶相的均匀化热处理工艺 | |
US20150252460A1 (en) | Method for improving mechanical properties of aluminum alloy castings | |
CN112281093A (zh) | 一种高性能镁锂合金薄带的制备工艺 | |
CN101476095B (zh) | 一种高强度变形镁合金的热加工工艺方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |