CN104372220B - 高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法 - Google Patents

高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104372220B
CN104372220B CN201410531807.8A CN201410531807A CN104372220B CN 104372220 B CN104372220 B CN 104372220B CN 201410531807 A CN201410531807 A CN 201410531807A CN 104372220 B CN104372220 B CN 104372220B
Authority
CN
China
Prior art keywords
strain rate
high strain
magnesium lithium
alloy material
lithium alloy
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410531807.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104372220A (zh
Inventor
巫瑞智
张天龙
张密林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN201410531807.8A priority Critical patent/CN104372220B/zh
Publication of CN104372220A publication Critical patent/CN104372220A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104372220B publication Critical patent/CN104372220B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明提供的是一种高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法。a)按照质量百分比组成：Li6％‑11％、Al0.1％‑3％，其余量为Mg和微量杂质元素的比例配置熔炼合金所需原料；b)采用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼；c)将得到的铸锭在热处理炉中在200℃‑350℃温度下进行均匀化退火，时间为6‑24小时，冷却至室温；d)将步骤c)中得到的铸锭表面车去表层氧化层，然后在200℃‑300℃下进行一道次挤压比为75％以上的大挤压比挤压。本发明的产品具有较低锂含量和适量铝含量的高应变速率超塑性镁锂合金材料，本发明通过较简易的熔炼以及变形加工方法来制备高应变速率超塑性镁锂合金材料。

Description

高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种镁锂合金材料，具体涉及一种具有高应变速率超塑性的镁锂合金材料。本发明也涉及一种镁锂合金材料的制备工艺。
背景技术
镁锂合金是目前最轻的结构金属材料，不仅具有传统镁合金低密度，高比强度、比刚度，优良的减震性能和抗冲击韧性，良好的切削加工和电磁屏蔽性能等优点，并且密度更小，甚至能达到和塑料一样小的密度。在航空航天、汽车和3C领域都极具潜力。特别是随着各行业节能环保要求的提升，将更加显著促进镁锂合金的应用。
在镁锂合金的实际应用中，经常需要被加工成形状复杂的工件，这就需要较好变形能力。但是镁合金大都具有室温变形能力不足的缺点，而应用超塑性加工能够克服这一困难，达到加工要求。但是通常超塑性需要在高温和低应变速率的条件下实现，很难满足实际生产的需要，尤其是很低的应变速率在工业生产中几乎不能实现。因此高应变速率超塑性是超塑性向实际应用发展的重要方向，具有重要意义。
对现有文献检索发现，多数超塑性工艺都需要满足较低应变速率的要求，有的则制备工艺较为复杂，较难满足生产需求。普通工业用镁合金，如刘满平等报道的AZ31镁合金的超塑性(中国有色金属学报，2002，4，P797-801)所要求应变速率太低，在673K，3×10-5s-1时能表现出314％的延伸率，难以进行实际应用。经过一定的加工处理，能够在更高的应变速率下获得较好的超塑性，如Yoshida等(Materials Transactions，2002，43，P2419-2423)报道了一种经过6道次等径角挤压的镁锂合金在423K，1×10-3s-1条件下获得391％的延伸率，但是这些加工工艺往往过于复杂，在实际生产中也难以实现。
高应变速率超塑性具有良好的商业应用前景，它具有常规超塑性所具有的优点，如成形压力小、成形性好、设计自由度大、无残余应力等。但是它远高于常规超塑性的应变速率使得它能够节省大量时间和能源消耗，大大提升生产效率，具有常规超塑性所无法比拟的工业实用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合力学性能较好的高应变速率超塑性镁锂合金材料。本发明的目的还在于提供一种以较简易的方式在无需获得超细晶组织的前提下获得超塑性的高应变速率超塑性镁锂合金材料的制备方法。
本发明的高应变速率超塑性镁锂合金材料的质量百分比组成为Li 6％-11％、Al0.1％-3％、余量的Mg和微量杂质元素。
本发明的高应变速率超塑性镁锂合金材料的制备方法为：
a)按照质量百分比组成：Li 6％-11％、Al 0.1％-3％，其余量为Mg和微量杂质元素的比例配置熔炼合金所需原料；
b)采用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼；
c)将得到的铸锭在热处理炉中在200℃-350℃温度下进行均匀化退火，时间为6-24小时，然后随炉冷却至室温；
d)将步骤c)中得到的铸锭表面车去表层氧化层，然后在200℃-300℃下进行一道次挤压比为75％以上的大挤压比挤压，得到最终棒材。
所述的熔炼具体包括：先进行5kW以下5-10分钟的预热，然后将功率调整到7-12kW加热5-10分钟至所有铸锭都完全融化，然后将功率降至3kW以下保温5-10分钟停止加热后立刻进行浇注。
本发明所涉及的高应变速率超塑性镁锂合金材料的特点是：按照成分配比熔炼得到的合金为双相共晶合金，共晶成分具有较好的熔铸性能，配比中添加适量的Al元素能够进一步减少熔铸缺陷，同时不会引起密度的较大提升。但是不宜添加过多产生影响塑性变形的硬质第二相粒子。合金组织并不需要达到超细晶便获得显著的超塑性变形能力，并且在较高应变速率时依旧能保持较高的延伸率，这与合金的组织特点以及本发明所采用的加工工艺有较大关系。
本发明所涉及的制备工艺的特点是：加工采用了一道次大挤压比一次挤压成型的工艺，相比与一般镁合金加工中采用的多道次加工，不仅大大缩减加工的所需时间，同时能够减少多道次加工时长时间加热所造成的晶粒长大，保持组织致密。一般来说，二道次加工的时耗和能耗大约是一次加工成型的两倍，多道次加工所需也更多。
本发明加工工艺中之所以能够实现一道次的超大挤压比挤压，正是应用了合金在较高应变速率下具有超塑性这一特点，挤压过程使合金的超塑性能力不断提高，从而使整个很大挤压比的变形过程能够进行下去，最终合金并未出现任何碎裂。通过应用合金所具备的高应变速率超塑性能力来对合金进行变形加工，最后使合金获得更好的超塑性，这是本加工工艺的特点。
本发明获得的高应变速率超塑性镁锂合金材料，普通冷轧首道次能够实现50％-60％的下压量，将合金加热至300℃后轧制首道次能达到75％以上的下压量。
本发明提供了一种具有较低锂含量和适量铝含量的高应变速率超塑性镁锂合金材料，同时提供了一种通过较简易的熔炼以及变形加工方法来制备高应变速率超塑性镁锂合金材料的制备工艺。
附图说明
图1是250℃，1.0×10-2s-1拉伸应力应变曲线。
图2是300℃，1.0×10-2s-1拉伸应力应变曲线。
图3是350℃，1.0×10-2s-1拉伸应力应变曲线。
具体实施方式
下面对本发明做更详细的描述：
按照合金成分质量百分比组成：Li9％，Al1％，其余量为Mg和微量杂质元素，来配置熔炼合金所需原料总计1kg。用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼，原料装填至坩埚中后将炉内真空抽至-0.1以下，然后充入氩气使真空度为-0.05。熔炼开始阶段先进行5kW以下5分钟的预热，然后将功率调整到7kW加热10分钟观察炉内状况至所有铸锭都完全融化，然后将功率降至3kW保温10分钟停止加热后立刻进行浇注。铸锭在真空炉内冷却至少1.5小时后开炉取出，将得到的铸锭在热处理炉中在300℃温度下进行均匀化退火，时间为12小时，然后随炉冷却至室温。将得到的铸锭表面车去5mm厚表层，然后使用500t卧式挤压机在300℃下进行一道次挤压比为81的大挤压比挤压，得到的棒材。对比实验是二道次加工成型合金同样条件下的延伸率数据。
将得到的棒材用线切割切片并加工成拉伸试样，并将试样表明打磨光滑。在WDW3050电子式万能试验机上进行拉伸测试。材料在1×10-2s-1的应变速率下，250-350℃范围内进行拉伸变形，在所有条件，延伸率都大于100％，在350℃达到375％以上，表现出良好的高应变速率超塑性。下表给出了材料在1×10-2s-1的应变速率下，250-350℃条件下的延伸率。对比实验结果发现，一道次成型相比二道次结果有明显优势。图1到图3分别为一道次各组的拉伸应力应变曲线。

Claims (2)

1.一种高应变速率超塑性镁锂合金材料的制备方法，其特征是：
a)按照质量百分比组成：Li 6％-11％、Al 0.1％-3％，其余量为Mg和微量杂质元素的比例配置熔炼合金所需原料；
b)采用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼；
c)将得到的铸锭在热处理炉中在200℃-350℃温度下进行均匀化退火，时间为6-24小时，然后随炉冷却至室温；
d)将步骤c)中得到的铸锭表面车去表层氧化层，然后在200℃-300℃下进行一道次挤压比为75％以上的大挤压比挤压，得到最终棒材。
2.根据权利要求1所述的高应变速率超塑性镁锂合金材料的制备方法，其特征是所述的熔炼具体包括：先进行5kW以下5-10分钟的预热，然后将功率调整到7-12kW加热5-10分钟至所有铸锭都完全融化，然后将功率降至3kW以下保温5-10分钟停止加热后立刻进行浇注。
CN201410531807.8A 2014-10-11 2014-10-11 高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN104372220B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410531807.8A CN104372220B (zh) 2014-10-11 2014-10-11 高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410531807.8A CN104372220B (zh) 2014-10-11 2014-10-11 高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104372220A CN104372220A (zh) 2015-02-25
CN104372220B true CN104372220B (zh) 2016-08-03

Family

ID=52551411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410531807.8A Expired - Fee Related CN104372220B (zh) 2014-10-11 2014-10-11 高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104372220B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104946947B (zh) * 2015-05-25 2017-03-08 哈尔滨工程大学 利用铜模快速凝固制备高强度镁锂合金的方法及铜模
CN112708814A (zh) * 2020-12-28 2021-04-27 西安四方超轻材料有限公司 一种优异耐腐蚀性、变形性能的镁锂合金及轧制变形工艺
CN113430435A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 西安四方超轻材料有限公司 一种高性能的双相镁锂合金材料及制备方法
CN114015918B (zh) * 2021-10-12 2022-07-08 北京理工大学 一种低密度高强度高模量的镁锂合金及制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1605650A (zh) * 2004-12-01 2005-04-13 北京航空航天大学 一种含锂镁合金材料及其制备方法
CN1924055A (zh) * 2006-09-15 2007-03-07 苏州有色金属加工研究院 一种镁锂合金及其制造方法
CN101121981A (zh) * 2007-09-20 2008-02-13 哈尔滨工程大学 一种高强度的镁锂合金

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5035717B2 (ja) * 2005-06-24 2012-09-26 独立行政法人産業技術総合研究所 粒界析出型マグネシウム合金屑からの超塑性マグネシウム合金製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1605650A (zh) * 2004-12-01 2005-04-13 北京航空航天大学 一种含锂镁合金材料及其制备方法
CN1924055A (zh) * 2006-09-15 2007-03-07 苏州有色金属加工研究院 一种镁锂合金及其制造方法
CN101121981A (zh) * 2007-09-20 2008-02-13 哈尔滨工程大学 一种高强度的镁锂合金

Also Published As

Publication number Publication date
CN104372220A (zh) 2015-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100586639C (zh) 汽车用abs阀体材料的生产工艺
CN111069499B (zh) 一种tc18钛合金大型捆绑支座锻件锻造工艺方法
CN110468361B (zh) 一种变形高温合金细晶棒材的制备方法
CN104372220B (zh) 高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法
EP3391976A1 (en) Magnesium alloy sheet rolling and preparation method
CN109628812B (zh) 一种低合金高性能超塑性镁合金及其制备方法
CN102699081B (zh) 一种铝硅铁合金发动机缸套的半固态触变挤压成形方法
CN103447432B (zh) 一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺
CN105525179A (zh) 一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法
CN109536803B (zh) 一种高延展性低稀土镁合金板材及其制备方法
CN102628132B (zh) 一种镁锂合金低温超塑性材料及其制备工艺
CN104942271B (zh) 一种铍铝合金板材及其制备方法
CN104178711A (zh) 一种航天用铝合金板材的制造方法
CN104388786A (zh) 一种高强度高塑性Mg-Zn-Al-Sn镁合金
CN110434264B (zh) 一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法
CN103447433A (zh) 一种大尺寸镁合金锻饼的制备方法
CN107088657A (zh) 一种基于快速凝固粉末冶金高硅铝合金的超宽幅铝合金薄板的制备方法
KR101392480B1 (ko) 아연과 이트륨이 첨가된 마그네슘 합금의 압출방법
CN103276329B (zh) 高强度镁合金大规格板材的等温加工工艺
CN102304685B (zh) 一种细晶镁合金的制备方法
Zhang et al. Recent research and development on forming for large magnesium alloy components with high mechanical properties
CN106544608B (zh) 一种特厚细晶高强韧镁合金锻件的成形方法
CN102002656A (zh) 一种细化析出或弥散强化型块体铜合金晶粒的方法
CN106367649A (zh) 易于制备和塑性成形的镁合金及其构件制造方法
CN107199321B (zh) 一种时变控制半固态成形工艺

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
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: 20160803

Termination date: 20211011