CN104372224A - 一种准晶增强多元镁合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种准晶增强多元镁合金及其制备方法，属于工业用镁合金及其制造领域。本发明合金组分及质量百分比为：6.0-16％Zn、1.4-3.6％Y、0.1-0.5％Ho、0.1-0.5％Er、0.05-1.2％Mn、0.02-1.6％Ti、0.05-1.8％Zr，其余为Mg。本合金具有较好的综合力学性能，即较高的拉伸强度和较高的延伸率，尤其具有较高的屈服强度。

Description

一种准晶增强多元镁合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及工业用高强度高韧镁合金及其制造领域，尤其涉及一种准晶增强镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻量化的金属结构材料，同时兼具有比强度高、降噪减振好、电磁屏蔽性好、易于回收等优点，在交通车辆、航空航天、电子通讯、国防科技等领域中具有十分广阔的应用前景。特别是随着对交通运输装备的轻量化、节能、环保和生态环境等要求的日益提高，镁合金在交通运输装备领域中的应用越来越受到重视。然而，镁合金自身具有的缺点，如强度较低、韧性较差等问题，限制了镁合金的工业化广泛应用。因此，要进一步扩大镁合金的应用范围，满足其在高技术领域的应用，必须提高镁合金的综合性能。

准晶因其独特的原子排列结构而具有优异的机械和物理性能，如高强度、低摩擦系数、抗氧化、耐腐蚀等，将其作为增强相引入到镁合金中可提高镁合金的综合性能，为新型镁合金的开发和实际应用提供了一条新途径。近年来，关于Mg-Zn-RE三元系准晶合金已成为研究热点，各国学者对Mg-Zn-RE三元系准合金的成分设计、制备方法及力学性能、物理性能等开展了大量的研究工作。但目前大量的研究集中于Mg-Zn-RE系准晶强化的三元系镁合金，且偶见有Mg-Zn-RE-Mn和Mg-Zn-RE-Zr等四元系准晶增强镁合金，而关于Mg-Zn-RE系准晶强化的多元镁合金，目前国内外还未见有报道。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述现有技术背景，提供一种新的具有良好综合力学性能的准晶增强多元镁合金及其制备方法。

一种准晶增强多元镁合金，其特征在于：

化学组成为Mg、Zn、Y、Mn、Cu、Ti、Zr元素，各组成元素的质量百分含量分别为：6.0-16％Zn、1.4-3.6％Y、0.1-0.5％Ho、0.1-0.5％Er、0.05-1.2％Mn、0.02-1.6％Ti、0.05-1.8％Zr，其余为Mg。

所述的准晶增强多元镁合金的制备方法，包括下述步骤：

(1)浇注镁合金铸锭：将纯Mg按设计成分比例置于坩埚中加热，从350℃开始通入CO₂+SF₆混合保护气体，待纯镁全部融化后，分别将纯Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-Cu、Mg-Ti、Mg-Zr中间合金按设计成分比例置于纯镁熔体中，当合金熔体升高至740-780℃时，搅拌2-5min，随后精炼并静置5-10min，在710-740℃浇注成合金铸锭。

(2)热挤压：将上述合金铸锭在360-450℃下均匀化退火8-24h后，进行热挤压，挤压温度为330-420℃，挤压比为20-85。

(3)时效：将上述挤压合金在170-200℃时效10-24h。

本发明首先通过调整合金成分采用普通凝固方法制备出原位准晶增强多元镁合金铸锭，然后进行均匀化退火和热挤压，最后进行人工时效，制备出具有优良综合力学性能准晶增强多元镁合金。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

1、所述的准晶增强多元合金微观组织中含有细小的准晶增强相，其与基体具有良好的界面结合强度，且兼有多种微量合金元素的综合作用，可显著提高其综合力学性能。

2、所述的准晶增强多元合金具有较好的综合力学性能，即较高的拉伸强度和较高的延伸率，尤其具有较高的屈服强度(如，目前商业广泛应用的AZ31、AZ80、ZK60等镁合金屈服强度均低于250-300MPa；而本发明合金的屈服强度均高于345MPa)。

具体实施方式

实施例1

合金成分(质量百分比)：6.69％Zn，1.46％Y，0.14％Ho，0.12％Er，0.08％Mn，0.06％Ti，0.23％Zr，其余为镁。

将纯Mg置于坩埚中加热，从350℃开始通入CO₂+SF₆混合保护气体，待纯镁全部融化后，分别将纯Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-Ti、Mg-Zr中间合金按设计成分比例置于纯镁熔体中，当合金熔体升高至760℃时，搅拌3min，随后精炼并静置10分钟，在720℃浇注成合金铸锭。将合金铸锭在390℃下均匀化退火16h后，进行热挤压，挤压温度为360℃，挤压比为81。

将挤压合金在180℃时效16h，试验测得所得合金的抗拉强度为395MPa，屈服强度为353MPa，延伸率为24.2％。

将挤压合金在180℃时效20h，试验测得所得合金的抗拉强度为388MPa，屈服强度为342MPa，延伸率为26.3％。

实施例2

合金成分(质量百分比)：11.42％Zn，3.13％Y，0.32％Ho，0.26％Er，0.11％Mn，0.09％Ti，0.34％Zr，其余为镁。

将纯Mg置于坩埚中加热，从350℃开始通入CO₂+SF₆混合保护气体，待纯镁全部融化后，分别将纯Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-Ti、Mg-Zr中间合金按设计成分比例置于纯镁熔体中，当合金熔体升高至760℃时，搅拌3min，随后精炼并静置10分钟，在720℃浇注成合金铸锭。将合金铸锭在390℃下均匀化退火16h后，进行热挤压，挤压温度为360℃，挤压比为81。

将挤压合金在175℃时效16h，试验测得所得合金的抗拉强度为413MPa，屈服强度为348MPa，延伸率为19.4％。

实施例3

合金成分(质量百分比)：6.82％Zn，1.38％Y，0.13％Ho，0.12％Er，0.12％Mn，0.08％Ti，0.48％Zr，其余为镁。

将纯Mg置于坩埚中加热，从350℃开始通入CO₂+SF₆混合保护气体，待纯镁全部融化后，分别将纯Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-Ti、Mg-Zr中间合金按设计成分比例置于纯镁熔体中，当合金熔体升高至760℃时，搅拌3min，随后精炼并静置10分钟，在720℃浇注成合金铸锭。将合金铸锭在390℃下均匀化退火16h后，进行热挤压，挤压温度为360℃，挤压比为81。

将挤压合金在180℃时效16h，试验测得所得合金的抗拉强度为406MPa，屈服强度为358MPa，延伸率为23.8％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种准晶增强多元镁合金，其特征在于：

化学组成为Mg、Zn、Y、Mn、Cu、Ti、Zr元素，各组成元素的质量百分含量分别为：6.0-16％Zn、1.4-3.6％Y、0.1-0.5％Ho、0.1-0.5％Er、0.05-1.2％Mn、0.02-1.6％Ti、0.05-1.8％Zr，其余为Mg。

2.一种如权利要求1所述的准晶增强多元镁合金的制备方法，包括下述步骤：

(1)浇注镁合金铸锭：将纯Mg按设计成分比例置于坩埚中加热，从350℃开始通入CO₂+SF₆混合保护气体，待纯镁全部融化后，分别将纯Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-Cu、Mg-Ti、Mg-Zr中间合金按设计成分比例置于纯镁熔体中，当合金熔体升高至740-780℃时，搅拌2-5min，随后精炼并静置5-10min，在710-740℃浇注成合金铸锭。

(2)热挤压：将上述合金铸锭在360-450℃下均匀化退火8-24h后，进行热挤压，挤压温度为330-420℃，挤压比为20-85。

(3)时效：将上述挤压合金在170-200℃时效10-24h。