CN105525177A - 一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料，其特征在于：其组分质量分数为：Zn：0.2，Zr：0.4，Nd：2.0，Y：4-8,其余为Mg；制备工艺，其特征在于：纯镁、纯锌、30%Zr镁锆中间合金和31.72%Y镁钇中间合金，进行熔炼，熔炼时采用RJ-2覆盖剂，熔炼温度为770℃，待合金完全熔化后，静置15min，在720℃浇入预热至200℃的铁模中，浇注成型即可。
Description
技术领域
本发明涉及一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料及其制备工艺。
背景技术
镁合金是目前工业上可应用的最轻金属结构材料，具有质量小、比强度和比刚度高、导热减振性良好及易切削加工等优点，广泛应用于航天和航空工业等领域。目前，镁合金的强度及塑性较低是制约镁合金发展及应用的主要瓶颈之一，而添加稀土元素能有效地强化和净化合金，改善铸造性能，提高合金高温强度及塑性。Mg-Zn-Zr系合金是常用的变形镁合金，典型代表为含锌量较高的ZK60镁合金，但由于锌含量高，耐热性差，热裂倾向大，目前，国内外对于Mg-Zn-Zr系合金的研究大多都集中在含锌量较高的合金上，而对低锌含量的Mg-Zn-Zr合金的研究较少。对于铸造镁合金，当Zn含量(质量分数，下同)小于6%时，随着Zn含量的增大，合金的抗拉强度和屈服强度增加，而伸长率下降。Nd对Mg-Zn-Zr系镁合金室温强度与塑性的影响时指出，添加稀土元素Nd能够使合金塑性得到较大幅度提高，同时强度也得到提高。20世纪80年代我国在低锌含量的Mg-Zn-Zr系统中通过添加稀土元素Nd，开发出稀土镁合金ZM6，因其具有良好的室温强度和高温性能而被广泛应用于航天航空领域，但稀土元素Nd在镁合金中的极限固溶度约为3.6%，在ZM6合金中Nd含量超过3.0%后合金强度不增反降，且塑性急剧下降。随着时代发展的需要，传统的ZM6合金已不能满足需要，发展性能更好和成本更低的镁合金成为现今镁合金的发展趋势。稀土元素Y是在镁中固溶度最大的元素之一，其极限固溶度约为12.5%，其高固溶度使得合金易形成过饱和固溶体，起到很好的固溶强化作用。Peng等在研究Mg-8Gd-0.6Zr-xNd-yY(x+y=3%)合金时发现：增加Y含量能显著提高合金的塑性。目前国内外对Gd和Y在Mg-Zr系统中的研究很多，而对添加较高含量Y对低锌含量的Mg-Nd-Zn-Zr合金组织及性能的影响研究较少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料及其制备工艺，以解决现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料，其组分质量分数为：Zn：0.2，Zr：0.4，Nd：2.0，Y：4-8,其余为Mg。
一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料的制备工艺，纯镁、纯锌、30%Zr镁锆中间合金和31.72%Y镁钇中间合金，进行熔炼，熔炼时采用RJ-2覆盖剂，熔炼温度为770℃，待合金完全熔化后，静置15min，在720℃浇入预热至200℃的铁模中，浇注成型即可。
本发明的有益效果：(1)在Mg-Nd-Zn-Zr铸态镁合金中添加稀土元素Y，晶粒细化明显，其中加入6%Y的合金晶粒细化效果最佳，合金的平均晶粒粒径由原来的100μm细化至35μm。
(2)在Mg-Nd-Zn-Zr铸态镁合金中添加稀土元素Y后，合金的力学性能得到提高，其中加入6%Y的合金综合力学性能最佳，其抗拉强度和屈服强度分别提高至245MPa和150MPa，伸长率大幅提高至16%，较原始合金提高191%。
具体实施方式
实验所用材料为纯镁(质量分数为99.96%)、纯锌(99.92%)、镁锆中间合金(30%Zr)和镁钇中间合金(31.72%Y)，设计合金成分见表1。合金熔炼在电阻坩埚炉中进行，熔炼时采用RJ-2覆盖剂，熔炼温度为770℃，待合金完全熔化后，静置15min，在720℃浇入预热至200℃的铁模中，浇注成的合金铸锭的直径×高度为60mm×130mm。试样采用CSS-44100万能电子实验机进行力学性能测试，拉伸速率为2mm/min。
表2所示为各合金铸态的室温力学性能。由表2可见：当稀土元素Y的含量为4%和6%时，合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率都逐渐升高，且当Y元素含量为6%时，合金表现出最佳的综合力学性能，其中抗拉强度和屈服强度分别为245MPa和150MPa，伸长率高达16%，较未加入稀土元素Y的合金A分别提高了39%，29%和191%。但当Y元素含量为8%时，合金的综合力学性能下降。
(1)在Mg-Nd-Zn-Zr铸态镁合金中添加稀土元素Y，晶粒细化明显，其中加入6%Y的合金晶粒细化效果最佳，合金的平均晶粒粒径由原来的100μm细化至35μm。
(2)在Mg-Nd-Zn-Zr铸态镁合金中添加稀土元素Y后，合金的力学性能得到提高，其中加入6%Y的合金综合力学性能最佳，其抗拉强度和屈服强度分别提高至245MPa和150MPa，伸长率大幅提高至16%，较原始合金提高191%。
Claims (2)
1.一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料，其特征在于：其组分质量分数为：Zn：0.2，Zr：0.4，Nd：2.0，Y：4-8,其余为Mg。
2.根据权利要求1所述的一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料的制备工艺，其特征在于：纯镁、纯锌、30%Zr镁锆中间合金和31.72%Y镁钇中间合金，进行熔炼，熔炼时采用RJ-2覆盖剂，熔炼温度为770℃，待合金完全熔化后，静置15min，在720℃浇入预热至200℃的铁模中，浇注成型即可。
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| CN201410519569.9A CN105525177A (zh) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | 一种含Y的Mg-Nd-Zn-Zr合金材料及其制备工艺 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687359C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Литейный магниевый сплав |
| RU2757572C1 (ru) * | 2020-12-08 | 2021-10-18 | Публичное акционерное общество "Авиационная корпорация "Рубин" | Магниевый сплав для герметичных отливок |
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2014
- 2014-09-30 CN CN201410519569.9A patent/CN105525177A/zh active Pending
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
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Application publication date: 20160427 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |