CN109609825B - 一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法 - Google Patents

一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法，是将热变形态镁合金在一定温度下进行预拉伸变形，控制变形量为0.5～20％；之后进行适当的双级时效处理，即经80～130℃保温0.25～20小时后水淬冷却，再将试样加热到140～250℃保温5～200小时，便可获得超高强镁合金。本发明所述方法在有效提高镁合金屈服强度的同时，尚能保证良好的塑性，设备要求简单、易操作；可制备出综合力学性能优异的镁合金，具有广泛的工业应用前景。

Description

一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法
技术领域
本发明涉及变形镁合金综合力学性能尤其屈服强度的提高，具体涉及一种采 用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法，属于镁合金加工技术领域。
背景技术
镁合金的密度只有铝合金的2/3，是目前应用中最轻的结构材料，在航空航 天、汽车交通、电子产品及医用领域具有广阔的应用前景。我国镁资源丰富，是 世界第一大原镁产国，镁合金已经成为钢铁材料和铝合金的理想替代材料，因此， 镁合金日益受到各国的重视，并被称为“21世纪绿色工程材料”。但是，目前商 用的镁合金依然存在强度较低，塑性较差，难以满足承载零件的力学性能要求等 缺点，从而严重限制了其使用范围及进一步的实际应用。
目前人们大多采用特种加工技术来制备高强镁合金，如等径角挤压、往复挤 压、粉末冶金等。采用这些方法制备的材料通常延伸率较低，并且材料加工尺寸 受限，体积小，生产效率低，成本高，满足不了制备大型构件及结构多样化等工 程需求。因此，开发一种工艺简单、安全、高加工效率的加工方法，在保证镁合 金良好塑性的同时，制备出超高强镁合金，对于实现镁合金在更多领域及工业上 的规模化应用具有重要意义。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足与工程需求，提供一种加工工艺简单、 操作方便、高加工效率，采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法。
本发明的技术方案是：一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金 的方法，镁合金的质量百分成分为：Gd：8-15％，Er：0-3％，Zn：0-3％，Zr： 0.2-0.9％，杂质≤0.10％，其余为Mg，包括以下步骤：
(1)预拉伸变形：将热变形态镁合金在室温～200℃下进行预拉伸变形，所 述变形量为0.5～20％；
(2)双级时效处理：将步骤(1)所得的试样加热到80～130℃保温0.25～20 小时，水淬冷却，再将试样加热到140～250℃保温5～200小时，即可获得超高强 镁合金。
本发明中，所述热变形态镁合金为可时效强化变形镁合金。
本发明中，所述制备出的超高强镁合金的力学性能为屈服强度450～510MPa， 抗拉强度480～550MPa，延伸率8～15％。
本发明通过简单的预拉伸变形复合双级时效工艺，在保证良好塑性的前提下， 显著提高镁合金的屈服强度。预拉伸变形可引入高密度的位错、孪晶等，产生一 定的应变硬化效应，并且其引入的缺陷(位错线、孪晶界、孪晶内部)可为后续 时效析出相提供优先形核位置，促进析出相的小尺寸、高数量密度的弥散析出， 加速和增强合金的时效行为；双级时效处理可以使合金先在第一级时效温度下产 生浓度起伏以致快速形核，细化弥散分布的析出相，同时减小晶界反应量，即相 对减少晶界析出，净化晶界。本发明综合预拉伸和双级时效的复合作用，显著提 高镁合金的屈服强度且保持良好塑性，改善合金的综合力学性能，同时缩短时效 处理时间，提高工业生产效率。
本发明具有如下优点：
1、预拉伸变形可引入高密度的位错、孪晶等，产生一定的应变硬化效应， 且引入的缺陷促进析出相的小尺寸、高数量密度的弥散析出，加速和增强合金的 时效行为，随后的双级时效处理进一步细化弥散分布的析出相，同时相对减少晶 界析出，因此能够显著提高镁合金的屈服强度且保持良好塑性，改善合金的综合 力学性能。
2、本发明工艺设计合理，操作简单，设备要求不高，使用常规的通用设备 即可完成制备，大大缩短了加工流程，提高了生产效率，降低成本，有利于工业 化应用。
3、本发明制备的超高强镁合金具有屈服强度可达450～510MPa，抗拉强度 可达480～550MPa，且延伸率高于8％的优异综合力学性能，可实际应用于航空 航天等多领域的承载结构部件。
4、本发明可制备的超高强镁合金型材种类多，尺寸要远大于采用一般特种 加工手段制备的镁合金，工程应用范围更广。
附图说明
图1为实施案例3合金微观组织图；
图2为实施案例3合金的室温拉伸曲线图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明，需要指出的是， 以下实施例只用于说明本发明的具体实施方法，并不能限制本发明权利保护范围。
实施例1
对热挤压态Mg-10Gd-1Er-1Zn-0.6Zr(wt.％)镁合金进行室温预拉伸变形，平 行于挤压方向预拉伸产生2％变形量，然后进行双级时效：先是在100℃下保温1 小时进行第一级时效，水淬冷却，再置于200℃下时效36小时，水淬冷却至室 温。对经过上述处理后的合金进行拉伸试验直至断裂，得到应力-应变曲线，如 图1所示，屈服强度为454MPa，抗拉强度为483MPa，延伸率为11.1％。
实施例2
对热挤压态Mg-10Gd-1Er-1Zn-0.6Zr(wt.％)镁合金进行室温预拉伸变形，平 行于挤压方向预拉伸产生5％变形量，然后进行双级时效：先是在100℃下保温1 小时进行第一级时效，水淬冷却，再置于200℃下时效34小时，水淬冷却至室 温。对经过上述处理后的合金进行拉伸试验直至断裂，得到应力-应变曲线，屈 服强度为469MPa，抗拉强度为488MPa，延伸率为9.8％。
实施例3
对热挤压态Mg-12Gd-1Er-1Zn-0.6Zr(wt.％)镁合金进行室温预拉伸变形，平 行于挤压方向预拉伸产生2％变形量，然后进行双级时效：先是在100℃下保温1 小时进行第一级时效，水淬冷却，再置于200℃下时效40小时，水淬冷却至室 温。对经过上述处理后的合金进行拉伸试验直至断裂，得到应力-应变曲线，如 图2所示，屈服强度为506MPa，抗拉强度为549MPa，延伸率为8.2％。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的 实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是 属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护 范围之内。

Claims (3)

1.一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法，镁合金的质量百分成分为：Gd：8％，Er：0-3％，Zn：0-3％，Zr：0.2-0.9％，杂质≤0.10％，其余为Mg，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预拉伸变形：将热变形态镁合金在室温～200℃下进行预拉伸变形，预拉伸变形量为0.5～20％；
(2)双级时效处理：将步骤(1)所得的试样加热到80～130℃保温1小时，水淬冷却，再将试样加热到140～250℃保温5～200小时，即可获得超高强镁合金。
2.按照权利要求1所述的一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的热变形态镁合金为可时效强化变形镁合金。
3.按照权利要求1所述的一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法，其特征在于，所述制备出的超高强镁合金的力学性能为屈服强度450～510MPa，抗拉强度480～550MPa，延伸率8～15％。
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