CN106676351A - 一种铒强化镁锂合金及其制备方法 - Google Patents

一种铒强化镁锂合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106676351A
CN106676351A CN201611074096.1A CN201611074096A CN106676351A CN 106676351 A CN106676351 A CN 106676351A CN 201611074096 A CN201611074096 A CN 201611074096A CN 106676351 A CN106676351 A CN 106676351A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
alloy
magnesium
erbium
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.)
Granted
Application number
CN201611074096.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106676351B (zh
Inventor
张中武
崔烨
穆佳
陈丹
张洋
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 CN201611074096.1A priority Critical patent/CN106676351B/zh
Publication of CN106676351A publication Critical patent/CN106676351A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106676351B publication Critical patent/CN106676351B/zh
Active 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
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • 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)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供的是一种铒强化镁锂合金及其制备方法。是按照如下方法制备得到的化学成分的质量百分比为：Li：5～11％、Er：0.5～10％，还含有质量百分比不超过5％的Al，余量为镁和不可避免的杂质元素的镁锂合金，所述制备方法为：(1)按照合金元素设计成分配料后，在真空或保护气氛条件下进行熔炼，然后浇注合金锭；(2)在200～500℃温度下进行均匀化处理，均匀处理化时间为0.5～10h；(3)在250℃～400℃温度范围内进行多道次轧制，总压下率20‑90％。(4)还可以在轧制前后进行两次时效处理本发明通过控制合金成分和两次时效处理温度、处理时间、冷却工艺，以及热轧温度，热轧道次和变形量参数，细化铒强化镁锂合金的晶粒尺寸，提高力学性能。

Description

一种铒强化镁锂合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种镁锂合金，本发明也涉及一种镁锂合金的制备方法。
背景技术
镁合金具有卓越的综合性能，因此作为重要的轻质合金材料广泛应用于航空航天、汽车、电子等工业领域。但是由于镁合金呈密排六方结构(HCP)，其滑移系较少。导致其室温塑形、强度等力学性能较差，严重限制了镁合金的大规模广泛应用。
为改善镁合金的力学性能，通常向镁合金基体中加入锂、铝、稀土等元素。加入Li元素可以进一步降低合金密度，并提高合金塑性。通过加入稀土元素对镁合金的微观组织结构进行优化从而达到同时提高镁合金强度和塑形性能的目的。因此成为镁合金研究和发展的重要方向。稀土元素铒能够与Li和Mg元素反应形成热稳定性很高的金属间化合物。通过合理的成分设计和热处理、热机械变形工艺能够使这些金属间化合物在晶界出生成，从而达到提高镁合金机械性能的目的。
鉴于铒强化镁锂合金在科研和实际应用方面的巨大潜力，国内外学者也对其成分和制备工艺进行了探索性研究，如采用共沉积法制备铒-镁锂合金的工艺等。但是还没有关于镁锂合金成分设计及热处理和变形工艺对于其力学性能影响的研究的公开报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优良塑形的铒强化镁锂合金。本发明的目的还在于提供一种具有优良塑形的铒强化镁锂合金的制备方法。
本发明的铒强化镁锂合金是按照如下方法制备得到的化学成分的质量百分比为：Li：5～11％、Er：0.5～10％，余量为镁和不可避免的杂质元素的镁锂合金，所述制备方法为：
(1)按照合金元素设计成分配料后，在真空或保护气氛条件下进行熔炼，然后浇注合金锭；
(2)在200～500℃温度下进行均匀化处理，均匀处理化时间为0.5～10h；
(3)在250℃～400℃温度范围内进行多道次轧制，总压下率20-90％。
本发明的铒强化镁锂合金中还可以含有质量百分比不超过5％的Al。
本发明的铒强化镁锂合金的制备方法为：
(1)按照合金元素质量百分比为：Li：5～11％、Er：0.5～10％、Al：不超过5％，余量为镁和不可避免的杂质元素的比例配料后，在真空或保护气氛条件下进行熔炼，然后浇注合金锭；
(2)在200～500℃温度下进行均匀化处理，均匀处理化时间为0.5～10h；
(3)在250℃～400℃温度范围内进行多道次轧制，总压下率20-90％。
本发明的铒强化镁锂合金的制备方法还可以包括：
1、在轧制之前进行轧前时效处理，轧前时效处理温度为150～500℃，保温时间为4～12h，空冷或浇水冷却至室温。
2、在轧制完成之后进行轧后时效处理，轧后时效处理温度150～300℃，保温时间4～12h，空冷或浇水冷却至室温。
本发明提供了一种具有优良塑形的铒强化镁锂合金及其制备方法。通过优化成分配比，均匀化工艺、轧制工艺和热处理工艺的选择，实现对合金中不同相的含量、尺寸和分布进行有效控制，并通过控制金属间化合物在合金中析出，调整合金的强度和塑形，满足不同实际条件的应用。本发明的铒强化镁锂合金兼具轻质量、高强度和高塑形等特性，满足航空航天、汽车、电子等行业特殊部位构件性能要求。
本发明的铒强化镁锂合金的化学成分为(质量百分比)：Li：5～11％、Al：0～5％、Er：0.5～10％，余量为镁和不可避免的杂质元素。
Li：Li能够有效提高镁合金的塑形。通过调控Li在合金中的质量比能够有效控制镁合金的相组成，当合金中锂质量比为5.3-10.7％时，镁合金以α相和β相双相形式存在。由于β相为体心立方结构(BCC)，其室温可开动的滑移系多，塑性明显优于密排六方结构(HCP)的α相，因此加入适量的锂后镁合金的塑形可以得到明显提高。同时，Li的密度低于Mg，加入Li可以进一步降低镁合金的密度。
Al：Al是最常用的Mg合金增强元素，可以在镁合金中产生时效强化特性。但是Al与Mg反应所产生的Mg17Al12相数量增加会大幅度降低合金的塑性。而且随着Al量的增加过时效出现时间提前，由于过时效产生的性能下降相对增加，会造成镁锂合金材料的强度差、刚性差。
Er：稀土元素Er是重要镁合金增强元素。加入的Er元素可以在合金晶界发生偏析，并与Mg-Li-Al合金中其他元素反应生产MgEr3和Al3Er等金属间化合物，这些金属间化合物能够抑制晶粒长大，起到促使合金晶粒细化从而提高合金材料的力学性能的作用，形成的MgEr3和Al3Er等金属间化合物也可以起到第二相强化的作用。
本发明通过设计和热处理及热轧工艺，制备一种铒强化镁锂合金。控制合金成分和两次时效处理温度、处理时间、冷却工艺，以及热轧温度，热轧道次和变形量参数，通过控制合金元素比例和热处理工艺细化铒强化镁锂合金的晶粒尺寸，提高力学性能。
本发明通过控制Li元素含量，调控双相镁合金的相组成。结合Er不溶于β相的特点，通过调节Er的含量和热处理工艺和轧制工艺实现有效控制控制Er在合金中的分布，从而实现通过控制Er分布控制金属间化合物的分布，进而控制合金晶粒尺寸和形态，达到提高合金力学性能的目的。
传统稀土元素强化均为轧制后进行时效等热处理控制析出向的形态和分布等，通过固溶强化和第二相强化等机制控制力学性能。本发名创新性地提出利用稀土元素铒同Li和Mg形成的金属间化合物强化镁锂合金。铒同Li和Mg形成的金属间化合物在强化合金的过程起到两个作用，第一是在热轧前时效析出，利用含Er金属间化合物钉扎晶界和相界在轧制过程控制合金晶粒尺寸和形态强化提高合金的力学性能。第二，在轧制后，可以通过再一次时效处理，进一步优化含Er金属间化合物的形态、尺寸和分布，通过第二相强化对合金力学性能进一步提高。
附图说明
图1制备工艺流程图。
图2实施例1的金相组织照片。
图3实施例2的金相组织照片。
图4实施例3的金相组织照片。
图5材料力学性能表1。
具体实施方式
本发明的铒强化镁锂合金的制造方法包括如下步骤：
a.熔炼：按照本发明合金元素设计成分及重量百分比进行称重配料后，在真空或保护气氛条件下进行熔炼，然后浇注合金锭。
b.均匀化处理：均匀化温度200～500℃，均匀化时间0.5～10h。
c.轧前时效处理：时效温度150～500℃，保温时间4～12h，空冷或浇水冷却至室温。本步骤为非必要步骤。
d.热轧：热轧温度范围为250℃～400℃，进行多道次轧制，总压下率20-90％。
e.轧后时效处理：时效温度150～300℃，保温时间4～12h，空冷或浇水冷却至室温。本步骤为非必要步骤。
下面举例对本发明做更详细的描述。
实施例1
本实施例是一种铒强化镁锂合金及其制备方法，化学成分按重量百分比为：Li：8.21％，Al：3.12％，Er：2.94％，其余为Mg和不可避免的杂质。均匀化处理温度为240℃，处理时间为2h。轧前时效温度200℃，保温时间4h，空冷至室温。轧制温度为320℃，轧制5道次，平均每次压下量27％，总压下率80％。不经历轧后时效处理。其力学性能获得显著提高，其屈服强度、拉伸强度和延伸率分别比Mg-Li-Al合金提高9.2％、19.2％和20％。金相组织照片见图2，合金材料力学性能见图5的表1。
实施例2
本实施例是一种铒强化镁锂合金及其制备方法，化学成分按重量百分比为：Li：8.21％，Al：3.12％，Er：2.94％，其余为Mg和不可避免的杂质。均匀化处理温度为240℃，处理时间为2h。轧前时效温度200℃，保温时间4h，空冷至室温。轧制温度为320℃，轧制5道次，平均每次压下量27％，总压下率80％。轧后时效处理温度为180℃，处理时间为8h，空冷至室温。其力学性能获得显著提高，其屈服强度、拉伸强度和延伸率分别比Mg-Li-Al合金提高11.3％、23.9％和1.3％。金相组织照片见图3，合金材料力学性能见图5的表1。
实施例3
本实施例是一种铒强化镁锂合金及其制备方法，化学成分按重量百分比为：Li：8.21％，Al：3.12％，Er：2.94％，其余为Mg和不可避免的杂质。均匀化处理温度为240℃，处理时间为2h。轧前时效温度200℃，保温时间4h，空冷至室温。轧制温度为320℃，轧制5道次，平均每次压下量27％，总压下率80％。轧后时效处理温度为180℃，处理时间为8h，淬火水冷至室温。其力学性能获得显著提高，其屈服强度、拉伸强度和延伸率分别比Mg-Li-Al合金提高16.2％、28.7％和39.1％。金相组织照片见图4，合金材料力学性能见图5的表1。

Claims (5)

1.一种铒强化镁锂合金，其特征是：是按照如下方法制备得到的化学成分的质量百分比为：Li：5～11％、Er：0.5～10％，余量为镁和不可避免的杂质元素的镁锂合金，所述制备方法为：
(1)按照合金元素设计成分配料后，在真空或保护气氛条件下进行熔炼，然后浇注合金锭；
(2)在200～500℃温度下进行均匀化处理，均匀处理化时间为0.5～10h；
(3)在250℃～400℃温度范围内进行多道次轧制，总压下率20-90％。
2.根据权利要求1所述的铒强化镁锂合金，其特征是：还含有质量百分比不超过5％的Al。
3.一种铒强化镁锂合金的制备方法，其特征是：
(1)按照合金元素质量百分比为：Li：5～11％、Er：0.5～10％、Al：不超过5％，余量为镁和不可避免的杂质元素的比例配料后，在真空或保护气氛条件下进行熔炼，然后浇注合金锭；
(2)在200～500℃温度下进行均匀化处理，均匀处理化时间为0.5～10h；
(3)在250℃～400℃温度范围内进行多道次轧制，总压下率20-90％。
4.根据权利要求3所述的铒强化镁锂合金的制备方法，其特征是：在轧制之前进行轧前时效处理，轧前时效处理温度为150～500℃，保温时间为4～12h，空冷或浇水冷却至室温。
5.根据权利要求3或4所述的铒强化镁锂合金的制备方法，其特征是：在轧制完成之后进行轧后时效处理，轧后时效处理温度150～300℃，保温时间4～12h，空冷或浇水冷却至室温。
CN201611074096.1A 2016-11-29 2016-11-29 一种铒强化镁锂合金及其制备方法 Active CN106676351B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611074096.1A CN106676351B (zh) 2016-11-29 2016-11-29 一种铒强化镁锂合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611074096.1A CN106676351B (zh) 2016-11-29 2016-11-29 一种铒强化镁锂合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106676351A true CN106676351A (zh) 2017-05-17
CN106676351B CN106676351B (zh) 2018-10-26

Family

ID=58866998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611074096.1A Active CN106676351B (zh) 2016-11-29 2016-11-29 一种铒强化镁锂合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106676351B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779708A (zh) * 2017-12-08 2018-03-09 浙江海洋大学 一种高强度超轻镁锂合金及其制备方法
CN108315619A (zh) * 2018-01-24 2018-07-24 上海交通大学 一种含Er的高强度镁锂合金及其制备方法
CN108998711A (zh) * 2018-07-12 2018-12-14 上海交通大学 一种高强韧变形镁锂合金及其制备方法
CN109182858A (zh) * 2018-11-14 2019-01-11 哈尔滨工程大学 一种含Ho耐热镁合金及其制备方法
CN114196859A (zh) * 2021-12-17 2022-03-18 哈尔滨工程大学 一种室温轧制制备含纳米晶高锂镁锂合金的方法
CN115572926A (zh) * 2022-10-26 2023-01-06 航天科工(长沙)新材料研究院有限公司 一种镁锂合金的热处理方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101429611A (zh) * 2008-11-13 2009-05-13 哈尔滨工程大学 一种Gd掺杂的镁锂合金
CN102978492A (zh) * 2012-11-30 2013-03-20 东北大学 一种利用稀土和Zr强化的Mg-Li基变形镁合金及其制备方法
CN104004949A (zh) * 2014-05-21 2014-08-27 上海交通大学 一种高强度镁锂合金的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101429611A (zh) * 2008-11-13 2009-05-13 哈尔滨工程大学 一种Gd掺杂的镁锂合金
CN102978492A (zh) * 2012-11-30 2013-03-20 东北大学 一种利用稀土和Zr强化的Mg-Li基变形镁合金及其制备方法
CN104004949A (zh) * 2014-05-21 2014-08-27 上海交通大学 一种高强度镁锂合金的制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779708A (zh) * 2017-12-08 2018-03-09 浙江海洋大学 一种高强度超轻镁锂合金及其制备方法
CN108315619A (zh) * 2018-01-24 2018-07-24 上海交通大学 一种含Er的高强度镁锂合金及其制备方法
CN108998711A (zh) * 2018-07-12 2018-12-14 上海交通大学 一种高强韧变形镁锂合金及其制备方法
CN109182858A (zh) * 2018-11-14 2019-01-11 哈尔滨工程大学 一种含Ho耐热镁合金及其制备方法
CN109182858B (zh) * 2018-11-14 2020-12-04 哈尔滨工程大学 一种含Ho耐热镁合金及其制备方法
CN114196859A (zh) * 2021-12-17 2022-03-18 哈尔滨工程大学 一种室温轧制制备含纳米晶高锂镁锂合金的方法
CN115572926A (zh) * 2022-10-26 2023-01-06 航天科工(长沙)新材料研究院有限公司 一种镁锂合金的热处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106676351B (zh) 2018-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106676351A (zh) 一种铒强化镁锂合金及其制备方法
WO2021008428A1 (zh) 一种超高强铝锂合金及其制备方法
CN106350716B (zh) 一种高强度外观件铝合金材料及其制备方法
CN103667825B (zh) 一种超高强高韧耐蚀铝合金及其制造方法
CN102796976B (zh) 一种改善含Zr的7xxx系铝合金组织与性能的阶段均匀化热处理方法
CN103122431B (zh) 一种长周期结构相增强的镁锂合金的制备方法
CN104099502B (zh) 一种镁锂合金及其制备方法和镁锂合金板材的制备方法
CN104004949A (zh) 一种高强度镁锂合金的制备方法
CN107746989A (zh) 一种超高强度Ti‑Al‑Zr‑Mo‑Cr系β钛合金及其热处理工艺
CN104611617B (zh) 一种液态模锻Al-Cu-Zn铝合金及其制备方法
CN107604222A (zh) 一种可时效强化的Al‑Mg系合金及其制备方法
CN113737071B (zh) 耐热镁合金及其制备方法与应用
CN104775059B (zh) 具有长时间自然时效稳定性的Al‑Mg‑Si系铝合金材料、铝合金板及其制造方法
CN107326235A (zh) 一种含Cu的高强Mg‑Zn‑Al系变形镁合金及其制备方法
CN106521274A (zh) 一种高强度镁‑锂‑铝‑钇‑钙合金及其制备方法
CN107587012A (zh) 一种轻质铸造Al‑Si‑Li合金材料及其制备方法
CN107675038A (zh) 一种轻质铸造Al‑Si‑Li‑Cu合金材料及其制备方法
CN101857934A (zh) 一种耐热镁合金及其制备方法
CN114540686B (zh) 一种多元微合金化高强高模双相镁锂合金及其制备方法
CN106939384A (zh) 高抗拉强度铝合金杆
CN103305736A (zh) 一种镁-锂-铝-锶-钇合金及其制备方法
US20210262063A1 (en) High-strength and high-toughness high-magnesium aluminum alloy and preparation method thereof
CN102787262A (zh) 适用于热加工的高强度Al-Mg-Si-Cu合金及制备方法
CN109182858A (zh) 一种含Ho耐热镁合金及其制备方法
CN101880806B (zh) 耐热镁合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant