CN103710655A - 一种耐热镁合金的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐热镁合金的热处理方法，采用多步固熔处理结合特定如下组分含量：Al：5.2~6.1%，Mn：0.25~0.8%，Zn：1.2~2.1%，Zr：0.16~0.22%，Nb：0.001~0.06%，Si：0.02~0.07%，C：0.001~0.01%，B：0.01~0.09%，Ti：0.01~0.09%，Ta：0.001~0.006%，RE：0.25~0.81%，Cu：0.010~0.015%，余量为Mg以及不可避免的杂质，通过特定制备方法使得具有特定微观结构，从而使得强度和耐抗蠕变能得到大幅提高。
Description
技术领域
本发明属于合金材料热处理领域，特别是涉及一种耐热镁合金的热处理方法。
背景技术
当前轻量化逐渐成为现代汽车的发展方向，镁合金作为最有前途的轻合金在汽车工业中将得到更广泛的应用。而目前汽车上的镁合金件，基本上都是压铸件。现有铸造镁合金中，以AZ91D、AM50等合金的应用最为广泛，这些镁合金具有优良的力学性能、耐腐蚀性能和压铸性能。然而，当工作温度超过120℃时，这些合金的蠕变性能急剧下降，强度也不能满足长期使用。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种耐热镁合金的热处理方法；
本发明的目的之二在于提出一种耐热镁合金；
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐热镁合金的热处理方法，所述耐热镁合金按重量百分比含有：Al：5.2~6.1%，Mn：0.25~0.8%，Zn：1.2~2.1%，Zr：0.16~0.22%，Nb：0.001~0.06%，Si：0.02~0.07%，C：0.001~0.01%，B：0.01~0.09%，Ti：0.01~0.09%，Ta：0.001~0.006%，RE：0.25~0.81%，Cu：0.010~0.015%，余量为Mg以及不可避免的杂质；
所述热处理步骤为：
（1）将所述耐热镁合金的组分含量准备好原料，在气体保护电阻炉中熔炼后浇铸，得到耐热镁合金铸件；
（2）将得到的铸件在箱式电阻炉中进行第一步固熔处理：升温至400~440℃，保温10~12h，炉冷到320~350℃后出炉水淬至室温；然后进行第二步固熔处理：升温到420~460℃，保温12~14h，炉冷到300~320℃后出炉水淬至室温；然后进行第三步固熔处理：升温到410~430℃，保温10~14h，炉冷到300~320℃后出炉水淬至室温，然后进行第四步固熔处理：升温到400~420℃，保温12~16h，炉冷到280~300℃后出炉水淬至室温，然后进行第五步固熔处理：升温到410~430℃，保温14~16h，炉冷到310~320℃后出炉水淬至室温，得到耐热镁合金。
作为优选，所述RE为Y和/或Gd。
作为优选，所述RE为富铈混合稀土。
作为优选，所述耐热镁合金按重量百分比含有：Al：5.9%，Mn：0.26%，Zn：1.2%，Zr：0.17%，Nb：0.0018%，Si：0.029%，C：0.0016%，B：0.018%，Ti：0.02%，Ta：0.0018%，RE：0.28%，Cu：0.011%，余量为Mg以及不可避免的杂质。
作为优选，热处理之后得到的耐热镁合金的微观结构中，初晶α-Mg在合金中心部位的晶粒粒径为5~7μm，在表面部位的晶粒粒径为14~26μm，初晶α-Mg所占的体积分数为49~59%；第二相β-Mg17Al12相在合金中心部位的的晶粒粒径1.9~2.4μm，在表面部位的晶粒粒径为2.9~3.8μm，第二相β-Mg17Al12相所占的体积分数为31~41%，在晶界上分布NbAl金属化合物，NbAl金属化合物所占比例为1.1~1.4%。
作为优选，将得到的铸件在箱式电阻炉中进行第一步固熔处理：升温至410℃，保温10h，炉冷到330℃后出炉水淬至室温；然后进行第二步固熔处理：升温到430℃，保温13h，炉冷到305℃后出炉水淬至室温；然后进行第三步固熔处理：升温到418℃，保温12h，炉冷到310℃后出炉水淬至室温，然后进行第四步固熔处理：升温到410℃，保温14h，炉冷到290℃后出炉水淬至室温，然后进行第五步固熔处理：升温到420℃，保温14h，炉冷到310℃后出炉水淬至室温，得到耐热镁合金。
一种采用上述热处理方法得到的耐热镁合金。
本发明的效果在于：
通过对元素进行选择和具体元素的含量进行搭配，使得镁合金强度和耐热性能得到大幅提升；
通过特定的特定的热处理方法，使得合金韧性得到改善；
通过具体制备方法热处理与具体合金成分和含量的配合，使得微观结构中各相的分布以及晶粒尺寸得到合理配置，使得合金强度、耐热性、韧性，抗蠕变性能得到大幅提高。
具体实施方式
实施例1
一种耐热镁合金的热处理方法，所述耐热镁合金按重量百分比含有：Al：5.9%，Mn：0.26%，Zn：1.2%，Zr：0.17%，Nb：0.0018%，Si：0.029%，C：0.0016%，B：0.018%，Ti：0.02%，Ta：0.0018%，富铈混合稀土：0.28%，Cu：0.011%，余量为Mg以及不可避免的杂质；
所述热处理步骤为：
（1）将所述耐热镁合金的组分含量准备好原料，在气体保护电阻炉中熔炼后浇铸，得到耐热镁合金铸件；
（2）将得到的铸件在箱式电阻炉中进行第一步固熔处理：升温至410℃，保温10h，炉冷到340℃后出炉水淬至室温；然后进行第二步固熔处理：升温到440℃，保温14h，炉冷到310℃后出炉水淬至室温；然后进行第三步固熔处理：升温到420℃，保温12h，炉冷到310℃后出炉水淬至室温，然后进行第四步固熔处理：升温到410℃，保温14h，炉冷到290℃后出炉水淬至室温，然后进行第五步固熔处理：升温到420℃，保温15h，炉冷到315℃后出炉水淬至室温，得到耐热镁合金。
得到的镁合金的压缩屈服强度为201MPa，压缩塑性应变为7.8%，压缩断裂强度为401MPa，室温抗拉强度为299MPa，在200℃，50MPa条件下，100小时的蠕变量为0.28%，在150℃，50MPa条件下，100小时的蠕变量为0.045%。
实施例2：
一种耐热镁合金的热处理方法，所述耐热镁合金按重量百分比含有：Al：5.8%，Mn：0.29%，Zn：1.8%，Zr：0.165%，Nb：0.002%，Si：0.028%，C：0.009%，B：0.04%，Ti：0.05%，Ta：0.005%，RE：0.61%，Cu：0.014%，余量为Mg以及不可避免的杂质；
所述热处理步骤为：
（1）将所述耐热镁合金的组分含量准备好原料，在气体保护电阻炉中熔炼后浇铸，得到耐热镁合金铸件；
（2）将得到的铸件在箱式电阻炉中进行第一步固熔处理：升温至400~440℃，保温10~12h，炉冷到320~350℃后出炉水淬至室温；然后进行第二步固熔处理：升温到420~460℃，保温12~14h，炉冷到300~320℃后出炉水淬至室温；然后进行第三步固熔处理：升温到410~430℃，保温10~14h，炉冷到300~320℃后出炉水淬至室温，然后进行第四步固熔处理：升温到400~420℃，保温12~16h，炉冷到280~300℃后出炉水淬至室温，然后进行第五步固熔处理：升温到410~430℃，保温14~16h，炉冷到310~320℃后出炉水淬至室温，得到耐热镁合金。
热处理之后得到的耐热镁合金的微观结构中，初晶α-Mg在合金中心部位的晶粒粒径为6μm，在表面部位的晶粒粒径为15μm，初晶α-Mg所占的体积分数为51%；第二相β-Mg17Al12相在合金中心部位的的晶粒粒径2.0μm，在表面部位的晶粒粒径为3.1μm，第二相β-Mg17Al12相所占的体积分数为38%，在晶界上分布NbAl金属化合物，NbAl金属化合物所占比例为1.3%。
得到的镁合金的压缩屈服强度为205MPa，压缩塑性应变为7.9%，压缩断裂强度为408MPa，室温抗拉强度为300MPa，在200℃，50MPa条件下，100小时的蠕变量为0.27%，在150℃，50MPa条件下，100小时的蠕变量为0.040%。
实施例3：
一种耐热镁合金的热处理方法，所述耐热镁合金按重量百分比含有：Al：5.9%，Mn：0.26%，Zn：1.2%，Zr：0.17%，Nb：0.0018%，Si：0.029%，C：0.0016%，B：0.018%，Ti：0.02%，Ta：0.0018%，Y和Gd：0.28%，Cu：0.011%，余量为Mg以及不可避免的杂质；
所述热处理步骤为：
（1）将所述耐热镁合金的组分含量准备好原料，在气体保护电阻炉中熔炼后浇铸，得到耐热镁合金铸件；
（2）将将得到的铸件在箱式电阻炉中进行第一步固熔处理：升温至410℃，保温10h，炉冷到330℃后出炉水淬至室温；然后进行第二步固熔处理：升温到430℃，保温13h，炉冷到305℃后出炉水淬至室温；然后进行第三步固熔处理：升温到418℃，保温12h，炉冷到310℃后出炉水淬至室温，然后进行第四步固熔处理：升温到410℃，保温14h，炉冷到290℃后出炉水淬至室温，然后进行第五步固熔处理：升温到420℃，保温14h，炉冷到310℃后出炉水淬至室温，得到耐热镁合金。
得到的镁合金的压缩屈服强度为208MPa，压缩塑性应变为7.6%，压缩断裂强度为404MPa，室温抗拉强度为308MPa，在200℃，50MPa条件下，100小时的蠕变量为0.24%，在150℃，50MPa条件下，100小时的蠕变量为0.038%。
Claims (7)
1. 一种耐热镁合金的热处理方法，其特征在于：所述耐热镁合金按重量百分比含有：Al：5.2~6.1%，Mn：0.25~0.8%，Zn：1.2~2.1%，Zr：0.16~0.22%，Nb：0.001~0.06%，Si：0.02~0.07%，C：0.001~0.01%，B：0.01~0.09%，Ti：0.01~0.09%，Ta：0.001~0.006%，RE：0.25~0.81%，Cu：0.010~0.015%，余量为Mg以及不可避免的杂质；
所述热处理步骤为：
（1）将所述耐热镁合金的组分含量准备好原料，在气体保护电阻炉中熔炼后浇铸，得到耐热镁合金铸件；
（2）将得到的铸件在箱式电阻炉中进行第一步固熔处理：升温至400~440℃，保温10~12h，炉冷到320~350℃后出炉水淬至室温；然后进行第二步固熔处理：升温到420~460℃，保温12~14h，炉冷到300~320℃后出炉水淬至室温；然后进行第三步固熔处理：升温到410~430℃，保温10~14h，炉冷到300~320℃后出炉水淬至室温，然后进行第四步固熔处理：升温到400~420℃，保温12~16h，炉冷到280~300℃后出炉水淬至室温，然后进行第五步固熔处理：升温到410~430℃，保温14~16h，炉冷到310~320℃后出炉水淬至室温，得到耐热镁合金。
2.根据权利要求1所述的耐热镁合金的热处理方法，其特征在于：所述RE为Y和/或Gd。
3.根据权利要求1所述的耐热镁合金的热处理方法，其特征在于：所述RE为富铈混合稀土。
4.根据权利要求1或2所述的耐热镁合金的热处理方法，其特征在于：所述耐热镁合金按重量百分比含有：Al：5.9%，Mn：0.26%，Zn：1.2%，Zr：0.17%，Nb：0.0018%，Si：0.029%，C：0.0016%，B：0.018%，Ti：0.02%，Ta：0.0018%，RE：0.28%，Cu：0.011%，余量为Mg以及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1或2所述的耐热镁合金的热处理方法，其特征在于：热处理之后得到的耐热镁合金的微观结构中，初晶α-Mg在合金中心部位的晶粒粒径为5~7μm，在表面部位的晶粒粒径为14~26μm，初晶α-Mg所占的体积分数为49~59%；第二相β-Mg17Al12相在合金中心部位的的晶粒粒径1.9~2.4μm，在表面部位的晶粒粒径为2.9~3.8μm，第二相β-Mg17Al12相所占的体积分数为31~41%，在晶界上分布NbAl金属化合物，NbAl金属化合物所占比例为1.1~1.4%。
6.根据权利要求1~5所述的耐热镁合金的热处理方法，其特征在于：将得到的铸件在箱式电阻炉中进行第一步固熔处理：升温至410℃，保温10h，炉冷到330℃后出炉水淬至室温；然后进行第二步固熔处理：升温到430℃，保温13h，炉冷到305℃后出炉水淬至室温；然后进行第三步固熔处理：升温到418℃，保温12h，炉冷到310℃后出炉水淬至室温，然后进行第四步固熔处理：升温到410℃，保温14h，炉冷到290℃后出炉水淬至室温，然后进行第五步固熔处理：升温到420℃，保温14h，炉冷到310℃后出炉水淬至室温，得到耐热镁合金。
7.一种采用权利要求1~6任一项所述热处理方法得到的耐热镁合金。
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Effective date of registration: 20150701 Address after: Licang District of Shandong province 266000 fo Lu Zheng Qingdao City No. 17 Applicant after: Xu Maohang Address before: 523000, Guangdong, Humen Town, South Village, Naval Battle Road, No. A28 Applicant before: Zhang Xia |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ni Wenzhong Inventor before: Xu Maohang |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180109 Address after: 224000 Jiangsu province Yancheng City District National Park Center Guo Meng Zhen Lu (H) Patentee after: Yancheng Sheng'ao heat treatment Co. Ltd. Address before: Licang District of Shandong province 266000 fo Lu Zheng Qingdao City No. 17 Patentee before: Xu Maohang |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150729 Termination date: 20200116 |