CN105951013B

CN105951013B - 一种低合金化镁合金多级热处理强化工艺

Info

Publication number: CN105951013B
Application number: CN201610479169.9A
Authority: CN
Inventors: 李轶; 熊雯瑛; 肖宏超
Original assignee: Changsha New Material Industry Research Institute Co Ltd
Current assignee: Aerospace Science and Industry Changsha New Materials Research Institute Co Ltd
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2017-12-26
Anticipated expiration: 2036-06-27
Also published as: CN105951013A

Abstract

本发明一种低合金化镁合金多级热处理强化工艺，该镁合金的质量百分比组成为Zn：2.50~3.50%，Al：2.60~3.50%，Ti：0.30~0.80%，Y：0.10~0.50%，其余为Mg及不可去除的杂质元素，包括以下步骤：(1)将镁合金坯料在170℃~190℃下保温18h~24h，之后空冷，得到坯料A；(2)将坯料A在100℃~150℃下保温4~12h，之后空冷，得到坯料B；(3)将坯料B在‑120℃~‑20℃下保温20~60分钟之后自然升温，得到镁合金；本发明对于上述特定的镁合金，通过选取合适的热处理温度、保温时间及冷却方式工艺相互配合，可以有效细化镁合金晶粒，并使最终获得的坯料其室温抗拉强度≥380MPa，屈服强度≥280MPa，伸长率≥8%。

Description

一种低合金化镁合金多级热处理强化工艺

技术领域

本发明涉及一种低合金化镁合金多级热处理强化工艺，属于镁合金的热处理加工技术领域。

背景技术

镁合金是一种轻质合金，具有比强度高、比刚度高，导热导电性能好，并且具备很好的电磁屏蔽性能、阻尼减振性能、易于切削加工以及加工成本低等优点，在航空航天、汽车、3C(3C就是电脑Computer、通讯Communication和消费性电子Consumer Electronic)领域有着广泛的应用。大多数镁合金热处理方式通常都是进行单级时效热处理方式(T5)，即进行人工时效保温一段时间空冷，以达到第二相强化以及弥散强化的效果，以使材料达到抗拉强度峰值。在人工时效处理之后，再进行两次低温处理，是一种典型的多级热处理方式。通过多级热处理方式处理后所获得的坯料，其第二相尺寸更细小、数量更多、分布更弥散，达到提高合金力学性能的作用。

其中镁合金时效态广泛应用于航空航天、汽车及电子电器产品等工业领域。而采用多级热处理后的镁合金具有许多突出的特点：力学性能高；零件的机械性能好；在多级热处理后，金属材料的晶粒组织更加致密。因此深入研究镁合金多级热处理技术，探索出一种镁合金多级热处理强化工艺具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种低合金化镁合金多级热处理强化工艺。通过选取热处理温度、保温时间、冷却方式等工艺参数，寻求一种镁合金多级热处理工艺，经最终热处理后，使镁合金试样室温时抗拉强度≥380MPa，屈服强度≥280MPa，伸长率≥8％。

本发明的技术方案是，提供一种低合金化镁合金多级热处理强化工艺，该镁合金的质量百分比组成为Zn：2.50～3.50％，Al：2.60～3.50％，Ti：0.30～0.80％，Y：0.10～0.50％，其余为Mg及不可去除的杂质元素，包括以下步骤：

(1)将镁合金坯料在170℃～190℃下保温18h～24h，之后空冷，得到坯料A；

(2)将坯料A在100℃～150℃下保温4～12h，之后空冷，得到坯料B；

(3)将坯料B在-120℃～-20℃下保温20～60分钟之后自然升温，得到镁合金；

进一步优选方案为：

(1)将镁合金坯料一级热处理170℃～180℃保温20h～24h之后空冷，所得试样室温抗拉强度≥350MPa，屈服强度≥250MPa，伸长率≥9％；

(2)然后将该坯料二级热处理120℃～150℃保温4～10h之后空冷，所得试样室温抗拉强度≥368MPa，屈服强度≥266MPa，伸长率≥8％；

(3)最后将该坯料三级低温处理-100℃～-40℃保温30～60分钟之后空冷，所得试样室温抗拉强度≥380MPa，屈服强度≥280MPa，伸长率≥8％，可明显提高其力学性能。

本发明进一步提供上述方法制备的镁合金，及该镁合金在航空航天、汽车、3C领域的应用。

空冷是指空气冷却，优选自然冷却。

镁合金多级热处理的性能受镁合金热处理温度、保温时间、冷却方式等条件的影响。其中热处理温度及保温时间对镁合金坯料的力学性能起决定作用，所选温度及保温时间将直接影响到该试样的晶粒尺寸大小，选择正确的冷却方式对于试样最终的力学性能同样重要，将使其第二相β-Mg₁₇Al₁₂相弥散析出起到弥散强化的作用，从而提高其力学性能。通过多级热处理的方式，相对于单级热处理方式来说，可达到显著细化晶粒的效果，且第二相β-Mg₁₇Al₁₂相弥散析出明显增多，而镁合金的强度及塑性受晶粒大小影响尤为明显，晶粒越小，其强度和延伸率就会越高；

本发明的特点在于：镁合金多级热处理工艺是针对特定的镁合金，通过大量的试验发现了各个工艺参数与合金材料之间相互制约影响的规律，发现了其对产品的结构、性能的影响关系的基础上。对于特定的镁合金，通过选取合适的热处理温度、保温时间及冷却方式工艺相互配合，可以有效细化镁合金晶粒，并使最终获得的坯料其室温抗拉强度≥380MPa，屈服强度≥280MPa，伸长率≥8％。

具体实施方式

本发明通过调节上述参数，做了大量对比实验。下面例举部分实施例对本发明作进一步说明。这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明构思前提下对本发明工艺进行改进，都属于本发明保护的范围。

下述实施方式中采用的镁合金组成为：Zn3.2％，Al3.0％，Ti0.5％，Y0.3％。

实施例1：

将镁合金坯料在180℃保温22h之后空冷；然后将坯料在150℃保温10h之后空冷；最后将坯料在-100℃保温30分钟之后空冷。

根据GB/T228-2002进行室温力学性能测试，结果见表1。

实施例2：

将镁合金坯料在170℃保温20h之后空冷；然后将坯料在120℃保温7h之后空冷；最后将坯料在-40℃保温60分钟之后空冷。

根据GB/T228-2002进行室温力学性能测试，结果见表1。

实施例3：

将镁合金坯料在175℃保温24h之后空冷；然后将坯料在130℃保温4h之后空冷；最后将坯料在-60℃保温45分钟之后空冷。

根据GB/T228-2002进行室温力学性能测试，结果见表1。

实施例4：

将镁合金坯料在190℃保温18h之后空冷；然后将坯料在160℃保温2h之后空冷；最后将坯料在-150℃保温10分钟之后空冷。

根据GB/T228-2002进行室温力学性能测试，结果见表1。

表1.本发明实施例制备的镁合金力学性能表

	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	伸长率/％
				实施例1	388	286	8.1
实施例2	381	282	8.7
				实施例3	392	289	8.4
实施例4	358	246	5.5

Claims

1.一种低合金化镁合金多级热处理强化工艺，其特征在于，该镁合金的质量百分比组成为Zn：2.50~3.50%，Al：2.60~3.50%，Ti：0.30~0.80%，Y：0.10~0.50%，其余为Mg及不可去除的杂质元素，包括以下步骤：

(1) 将镁合金坯料在170℃~190℃下保温18h~24h，之后空冷，得到坯料A；

(2) 将坯料A在100℃~150℃下保温4~12h，之后空冷，得到坯料B；

(3) 将坯料B在-120℃~-20℃下保温20~60分钟之后自然升温，得到镁合金。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(1)为将镁合金坯料在170℃~180℃下保温20h~24h，之后空冷，得到坯料A。

3.如权利要求1-2任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)为将坯料A在120℃~150℃下保温4~10h，之后空冷，得到坯料B。

4.如权利要求1-2任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤(3)为将坯料B在-120℃~-40℃下保温30~60分钟之后自然升温，得到镁合金。

5.如权利要求1-2任一项所述的工艺，其特征在于，所述坯料A的抗拉强度≥ 350MPa，屈服强度≥ 250MPa，伸长率≥ 9%。

6.如权利要求1-2任一项所述的工艺，其特征在于，所述坯料B的抗拉强度≥368MPa，屈服强度≥266 MPa，伸长率≥ 8%。

7.如权利要求1-2任一项所述的工艺，其特征在于，所述镁合金的抗拉强度≥ 380MPa，屈服强度≥280MPa，伸长率≥ 8%。

8.一种镁合金，由权利要求1-7中任一所述的低合金化镁合金多级热处理强化工艺制备得到。

9.权利要求8所述的镁合金在航空航天、汽车、3C领域的应用。