CN106834849A - 高强度耐热稀土镁合金 - Google Patents

高强度耐热稀土镁合金 Download PDF

Info

Publication number
CN106834849A
CN106834849A CN201611197372.3A CN201611197372A CN106834849A CN 106834849 A CN106834849 A CN 106834849A CN 201611197372 A CN201611197372 A CN 201611197372A CN 106834849 A CN106834849 A CN 106834849A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium
rare earth
temperature
preparation
intermediate alloys
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
CN201611197372.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106834849B (zh
Inventor
覃波
尹付成
吴安如
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.)
Xiangtan University
Hunan Institute of Engineering
Original Assignee
Xiangtan University
Hunan Institute of Engineering
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 Xiangtan University, Hunan Institute of Engineering filed Critical Xiangtan University
Priority to CN201611197372.3A priority Critical patent/CN106834849B/zh
Publication of CN106834849A publication Critical patent/CN106834849A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106834849B publication Critical patent/CN106834849B/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
    • C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
    • 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
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • 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
    • C22C23/06—Alloys based on magnesium with a rare earth metal as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种稀土镁合金，包括：Zn：5.0～6.0wt％；Zr：0.30～0.90wt％；Nd：1.0～5.0wt％；Y：1.0～10.0wt％；余量为Mg和不可避免的杂质。本发明提供的稀土镁合金添加了可使得晶粒显著细化合金的稀土元素，使镁合金的力学性能大大提高，尤其是耐热性能，具有广泛的应用范围。

Description

高强度耐热稀土镁合金
技术领域
本发明涉及一种稀土镁合金，更具体的是设计一种高强度耐热稀土镁合金，属于合金技术领域。
背景技术
镁合金由于密度小，比强度和比刚度高，尺寸稳定性和导热率高，机械性能好，是一种非常具有吸引力的的商用轻质结构材料。此外，镁是地球上储量最丰富的元素之一，是少数取之不尽、用之不竭的金属资源，且易于回收。因此，大量采用镁合金用于汽车及航空领域工作时未来制造业发展的重要方向，不仅可以达到最大的减重效果，并且可缓解日益严重的能源问题。
目前汽车上的镁合金件，基本是都是压铸件，主要用于一些壳体件和受载荷较轻的面板和支架。镁合金若要在汽车工业上大量使用就必须要实现镁合金零件由目前的非承力件向次承力件或承力件跨越，故对镁合金的性能要求更高，而经过锻造、挤压或轧制等工艺生产出的变形镁合金产品通常具有更高的强度和疲劳寿命，更好的延展性，具有铸造镁合金产品无法取代的优良性能。现今，镁合金的发展主要致力开发应用于高强、高韧、耐腐蚀并具有优良成型性能的变形镁合金。
变形镁合金中，镁-锌-锆系合金(Mg-Zn-Zr)作为现有商用镁合金中强度最高的一种，具有良好的塑性及耐蚀性，且是目前应用最广的变形镁合金之一。大量的采用ZK60镁合金是未来航空航天及汽车制造领域的发展趋势。但ZK60室温塑性较差，尤其耐热性差，热裂倾向大，而镁合金零部件在服役过程中需要承受高温、腐蚀、交变载荷等恶劣环境，久而久之，镁合金零部件便会在表面萌生疲劳裂纹源，疲劳裂纹源，继续进一步扩展为裂纹，零件便会发生疲劳破坏失效；故难以满足耐高温环境下的使用，尤其是航空航天领域的使用要求，对镁合金的发展造成了很大的限制。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种细化合金晶粒，改善合金的铸造性能和蠕变抗力的稀土镁合金。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的目的是提供一种稀土镁合金，具体为一种低稀土高强变形的稀土镁合金，其原料组分及各组分的质量百分含量如下：
Zn：5.0～6.0wt％；
Zr：0.30～0.90wt％；
Nd：1.0～5.0wt％；
Y：1.0～10.0wt％；
余量为Mg和不可避免的杂质。
优选的，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
更优选的，不可避免的杂质包括Fe和Si。
作为一种优选的实施方式，本发明的稀土镁合金的原料组分及各组分的质量百分含量如下：
Zn：5.0～6.0wt％；
Zr：0.30～0.90wt％；
Nd：2.0～3.0wt％；
Y：3.0～5.0wt％；
余量为Mg和不可避免的杂质。
本发明的另一目的在于提供一种稀土镁合金的制备方法，该方法具体为：
f.按稀土镁合金的配比将纯镁、纯锌锭及中间合金在烘箱中预热至400℃，保温10～20min；在SF6+CO2气体保护下，将镁锭、锌锭放入坩埚中，在380～580℃，580～780℃温度下分段升温，加热熔炼；向镁熔液中加入烘干的Mg-Zr、Mg-Y和Mg-Nd中间合金，融化后每隔20分钟左右搅拌1次，搅拌3～4次，约1个小时，使成分均匀；
g.加入熔炼剂去除杂质；在730～740℃静置30～40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣，待温度降到690～710℃时，在SF6+CO2气体保护下，在200～300℃的铁模内进行浇铸；
h.机加工：车削后铸锭直径为100mm；
i.均匀化：均匀化温度为400度保温12小时；
j.热挤压：挤压前铸锭预热和挤压筒温度均为380℃，预热2小时，挤压温度为400℃，挤压比为20～40:1，挤压速度为0.6～1.0mm/s，获得直径为18mm的镁合金棒材。
优选地，挤压比优选为31：1。
优选的，Mg-Y中间合金为Mg-30wt％Y中间合金。
优选的，Mg-Nd中间合金为Mg-24wt％Nd中间合金。
优选的，Mg-Zr中间合金为Mg-30wt％Zr中间合金。
本发明提供的稀土镁合金以ZK60为基础，添加了稀土元素，发现在特定配比下的稀土ZK60耐热性能明显提升，实验数据表明本发明提供的ZK60添加稀土后，晶粒明显细化，使镁合金的力学性能大大提高，拓展了其在高热使用环境下要求，进一步拓展了ZK60的使用范围，应用广泛。
具体实施方式
下面结合实施例及对比例对本发明作进一步详细、完整地说明。
实施例
本实施例1-6的镁合金按照表1原料配比和下述方法制得。
表1组分配比表
Mg(wt％) Zn(wt％) Zr(wt％) Nd(wt％) Y(wt％) 杂质(wt％)
实施例1 86.97 6 0.5 2.5 4 0.03
实施例2 83.97 6 0.5 1.5 8 0.03
实施例3 87.97 6 0.5 1.5 4 0.03
实施例4 81.47 6 0.5 4 8 0.03
实施例5 88.47 6 0.5 2 3 0.03
实施例6 87.47 6 0.5 3 3 0.03
如上表1所述的各实施例，采用如下制备方法，即可得到本发明提供的稀土镁合金，具体制备方法如下：
a.按稀土镁合金的配比将纯镁、纯锌锭及中间合金在烘箱中预热至400℃，保温10～20min；在SF6+CO2气体保护下，将镁锭、锌锭放入坩埚中，在380～580℃，580～780℃温度下分段升温，加热熔炼；向镁熔液中加入烘干的Mg-30wt％Zr、Mg-30wt％Y和Mg-24wt％Nd中间合金，融化后每隔20分钟左右搅拌1次，搅拌3～4次，约1个小时，使成分均匀；
b.加入熔炼剂去除杂质；在730～740℃静置30～40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣，待温度降到690～710℃时，在SF6+CO2气体保护下，在200～300℃的铁模内进行浇铸；
c.机加工：车削后铸锭直径为100mm；
d.均匀化：均匀化温度为400度保温12小时；
e.热挤压：挤压前铸锭预热和挤压筒温度均为380℃，预热2小时，挤压温度为400℃，挤压比为31:1，挤压速度为0.6～1.0mm/s，获得直径为18mm的镁合金棒材；
f.退火冷却。
对比例
本对比例与实施例的区别仅在于不添加稀土元素，仅为ZK60，制备工艺相同。
合金性能检测
分别对上述实施例和对比例所得镁合金进行性能检测，其中拉伸强度试验的方法:经固溶时效处理后的试样，按照国家标准GB6397-86《金属拉伸实验试样》加工成5倍标准拉伸试样；在日本岛津AG-I250kN精密万能实验机上进行拉伸试验，拉伸速率为1mm/min；高温拉伸时，要保温10分钟，再进行拉伸。
上述数据表明，本发明提供的镁合金在室温下的强度优于ZK60，尤其在高温下，拉伸强度仅降低20-30MPa，约10-20％，抗拉强度明显改善；尤其是实施例1所得ZK60-2.5Nd-4Y 镁合金，在300-350°内，拉伸强度仅降低20MPa，约10％，抗拉强度显著提升，极大的提高了塑性差的ZK60的耐热性和塑性。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高强度耐热稀土镁合金，其特征在于，原料组分及各组分的质量百分含量如下：
Zn：5.0～6.0wt％；
Zr：0.30～0.90wt％；
Nd：1.0～5.0wt％；
Y：1.0～10.0wt％；
余量为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的质量百分含量不超过0.03wt％。
2.权利要求1所述的高强度耐热稀土镁合金，其特征在于：不可避免的杂质包括Fe和Si。
3.权利要求1所述的高强度耐热稀土镁合金，其特征在于：原料组分及各组分的质量百分含量如下：
Zn：5.0～6.0wt％；
Zr：0.30～0.90wt％；
Nd：2.0～3.0wt％；
Y：3.0～5.0wt％；
余量为Mg和不可避免的杂质。
4.一种稀土镁合金的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.按稀土镁合金的配比将纯镁、纯锌锭及中间合金在烘箱中预热至400℃，保温10～20min；在SF6+CO2气体保护下，将镁锭、锌锭放入坩埚中，在380～580℃，580～780℃温度下分段升温，加热熔炼；向镁熔液中加入烘干的Mg-Zr、Mg-Y和Mg-Nd中间合金，融化后每隔20分钟左右搅拌1次，搅拌3～4次，约1个小时，使成分均匀；
b.加入熔炼剂去除杂质；在730～740℃静置30～40分钟，静置完毕后，打捞熔体表面浮渣，待温度降到690～710℃时，在SF6+CO2气体保护下，在200～300℃的铁模内进行浇铸；
c.机加工：车削后铸锭直径为100mm；
d.均匀化：均匀化温度为400度保温12小时；
e.热挤压：挤压前铸锭预热和挤压筒温度均为380℃，预热2小时，挤压温度为400℃，挤压比为20～40:1，挤压速度为0.6～1.0mm/s，获得直径为18mm的镁合金棒材。
5.根据权利要求5所述的稀土镁合金的制备方法，其特征在于：挤压比为31：1。
6.根据权利要求5所述的稀土镁合金的制备方法，其特征在于：Mg-Y中间合金为Mg-30wt％Y中间合金。
7.根据权利要求5所述的稀土镁合金的制备方法，其特征在于：Mg-Nd中间合金为Mg-24wt％Nd中间合金。
8.根据权利要求5所述的稀土镁合金的制备方法，其特征在于：Mg-Zr中间合金为Mg-30wt％Zr中间合金。
CN201611197372.3A 2016-12-22 2016-12-22 高强度耐热稀土镁合金 Expired - Fee Related CN106834849B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611197372.3A CN106834849B (zh) 2016-12-22 2016-12-22 高强度耐热稀土镁合金

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611197372.3A CN106834849B (zh) 2016-12-22 2016-12-22 高强度耐热稀土镁合金

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106834849A true CN106834849A (zh) 2017-06-13
CN106834849B CN106834849B (zh) 2018-08-03

Family

ID=59136903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611197372.3A Expired - Fee Related CN106834849B (zh) 2016-12-22 2016-12-22 高强度耐热稀土镁合金

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106834849B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108048721A (zh) * 2017-12-13 2018-05-18 湘潭大学 一种耐热耐磨镁合金及其制备方法
CN108342630A (zh) * 2018-05-18 2018-07-31 句容百利镁合金材料科技有限公司 镁合金、镁合金型材的制备方法及镁合金车圈的制备方法
CN108570587A (zh) * 2017-12-13 2018-09-25 湖南工程学院 一种耐热耐蚀镁合金及其制备方法
CN109022984A (zh) * 2018-09-25 2018-12-18 中国科学院海洋研究所 一种含Zn元素的耐腐蚀稀土镁合金及其制备方法
CN109280831A (zh) * 2018-10-18 2019-01-29 河南科技大学 一种阻燃强韧镁合金及其制备方法
RU2687359C1 (ru) * 2018-11-23 2019-05-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Литейный магниевый сплав
CN112458349A (zh) * 2020-11-06 2021-03-09 重庆大学 一种含钕和钇的低稀土高强度变形镁合金及其制备方法
CN113337765A (zh) * 2021-05-27 2021-09-03 长春理工大学 一种耐高温高压蠕变压铸镁合金及其制备方法
CN113388767A (zh) * 2021-08-02 2021-09-14 西安四方超轻材料有限公司 一种高性能的镁合金材料及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1525759A (en) * 1975-12-22 1978-09-20 Magnesium Elektron Ltd Magnesium alloys
CN1587430A (zh) * 2004-08-12 2005-03-02 上海交通大学 变形镁基合金及其熔铸和变形加工工艺
CN101200784A (zh) * 2007-12-17 2008-06-18 中国科学院长春应用化学研究所 镁-锌-稀土-锆类镁基合金及其制备方法
CN104278184A (zh) * 2014-09-24 2015-01-14 华中科技大学 一种高强度耐热稀土镁合金及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1525759A (en) * 1975-12-22 1978-09-20 Magnesium Elektron Ltd Magnesium alloys
CN1587430A (zh) * 2004-08-12 2005-03-02 上海交通大学 变形镁基合金及其熔铸和变形加工工艺
CN101200784A (zh) * 2007-12-17 2008-06-18 中国科学院长春应用化学研究所 镁-锌-稀土-锆类镁基合金及其制备方法
CN104278184A (zh) * 2014-09-24 2015-01-14 华中科技大学 一种高强度耐热稀土镁合金及其制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108048721A (zh) * 2017-12-13 2018-05-18 湘潭大学 一种耐热耐磨镁合金及其制备方法
CN108570587A (zh) * 2017-12-13 2018-09-25 湖南工程学院 一种耐热耐蚀镁合金及其制备方法
CN108342630A (zh) * 2018-05-18 2018-07-31 句容百利镁合金材料科技有限公司 镁合金、镁合金型材的制备方法及镁合金车圈的制备方法
CN109022984A (zh) * 2018-09-25 2018-12-18 中国科学院海洋研究所 一种含Zn元素的耐腐蚀稀土镁合金及其制备方法
CN109280831A (zh) * 2018-10-18 2019-01-29 河南科技大学 一种阻燃强韧镁合金及其制备方法
RU2687359C1 (ru) * 2018-11-23 2019-05-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Литейный магниевый сплав
CN112458349A (zh) * 2020-11-06 2021-03-09 重庆大学 一种含钕和钇的低稀土高强度变形镁合金及其制备方法
CN113337765A (zh) * 2021-05-27 2021-09-03 长春理工大学 一种耐高温高压蠕变压铸镁合金及其制备方法
CN113388767A (zh) * 2021-08-02 2021-09-14 西安四方超轻材料有限公司 一种高性能的镁合金材料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106834849B (zh) 2018-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106834849B (zh) 高强度耐热稀土镁合金
EP3650567B1 (en) High-strength and high-toughness magnesium alloy and preparation method thereof
Chen et al. The improvement of constituent dissolution and mechanical properties of 7055 aluminum alloy by stepped heat treatments
WO2015146654A1 (ja) アルミニウム合金鍛造材およびその製造方法
CN104959393A (zh) 一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法
CN113061787A (zh) 一种高强高韧Al-Si-Cu-Mg-Cr-Mn-Ti系铸造合金及其制备方法
CN110079704B (zh) 一种再生耐磨变形铝合金及其制备方法
CN111101034A (zh) 一种低稀土高性能的稀土铝合金及其制备方法
WO2018205287A1 (zh) 一种高强韧耐腐蚀铝合金材料及其制备方法
CN104233018A (zh) 一种增强铝合金及其制备方法
JP4498180B2 (ja) Ｚｒを含むＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系アルミニウム合金及びその製造方法
CN111455241A (zh) 一种高强耐热的低钪复合微合金化Al-Cu合金及其热处理工艺
US8361251B2 (en) High ductility/strength magnesium alloys
CN108048721A (zh) 一种耐热耐磨镁合金及其制备方法
CN114480933B (zh) 一种特高强铝合金及其制备方法和应用
CN109097639A (zh) 一种高强高韧含钪铝硅合金及其制备方法
WO2016074424A1 (zh) 镁合金及其制备方法和应用
CN108570587A (zh) 一种耐热耐蚀镁合金及其制备方法
JP2011099140A (ja) マグネシウム合金、およびその製造方法
CN112813319A (zh) 一种超高强铆钉制造用铝合金线材的制备方法
CN104099507A (zh) 高强度、高韧性稀土镁合金
CN115852198B (zh) 一种铬锆铜合金及其制备方法
CN112111680A (zh) 一种铝合金及其板材的制备方法
CN111647782A (zh) 一种再生铝合金及其制备方法
CN113403514B (zh) 一种高强铸造铝合金及制备方法

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180803

Termination date: 20201222

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee