CN110819920B - 一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法，步骤包括：依序对镁合金构件进行一级时效处理、模压处理、二级时效处理和冷却处理；所述镁合金构件由按照质量百分比计的Zn：5.5~6.5%、Y：0.7~1.4%、Nd：0.2~1.0%、La：0.2~1.0%、Zr或Mn：0.5~0.8%、余量为Mg和不可避免的杂质组成，且组分中稀土元素Y、Nd和La质量百分比总和不大于总质量分数的2.5%；模压处理过程中，将所用模具温度控制为室温。本发明在保证镁合金构件高强度的同时，还能够使其具有足够的韧性，解决了传统热处理工艺强度增加但韧性大幅下降的难题；本发明方法操作简单，易于实施，适合于工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及Mg-Zn系合金，具体涉及一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法。
背景技术
文献CN101463441A中高强镁合金的成分为：3%≤Y≤16%、0%≤GD≤10%、0.3%≤CA≤5%、0.1≤ZR≤1.5%，其余为MG和杂质；经热处理后，其300℃时的瞬时极限抗拉伸强度为262MPa；文献CN102732763A中高强镁合金的成分为：8.2≤Gd≤10.2，5≤Y≤6，0.5≤Zn≤4，0.5≤Mn≤0.8，余量为镁和不可避免的杂质；经变形和热处理后，合金的室温强度达到496MPa以上；文献CN105525179A中高强镁合金的成分为：7.5≤Gd≤9.5，3.5≤Y≤5.0，1.0≤Zn≤1.5，0.3≤Mn≤0.6，杂质≤0.13%余量为镁；经变形和热处理后，锻件的室温强度达到430MPa。如前所述的镁合金中都含有大量的稀土元素，导致镁合金原料成本高昂，不利于大量镁合金构件生产。基于此，发明人在前期开发了一种稀土元素总含量低于3%的镁合金。发明人还发现，在保持该镁合金制造工艺基本不变的情况下，要想通过改进配方来进一步提高其强度和断后伸长率相当困难，因此，有必要探寻特有的工艺路线来优化其强度和断后伸长率。
发明内容
本发明目的在于提供一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法。
为了实现所述目的，本发明采用如下技术方案。
一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法，步骤包括：依序对镁合金构件进行一级时效处理、模压处理、二级时效处理和冷却处理；所述镁合金构件由按照质量百分比计的Zn：5.5~6.5%、Y：0.7~1.4%、Nd：0.2~1.0%、La：0.2~1.0%、Zr或Mn：0.5~0.8%、余量为Mg和不可避免的杂质组成，且组分中稀土元素Y、Nd和La质量百分比总和不大于总质量分数的2.5%；模压处理过程中，将所用模具温度控制为室温。
作为优选，所述一级时效处理是指将镁合金构件在80~120℃的氛围中保温2h~8h。
作为优选，模压处理步骤中，镁合金构件的总模压量为4~6%。
作为优选，所述二级时效处理的温度控制为150~200℃，时间控制为4h~30h。
作为优选，冷却处理采用强风冷却。
有益效果：本发明从工艺路线实现了稀土元素含量低的镁合金的强度和断后伸长率进一步提高，使得这种镁合金的应用范围得以进一步拓展；本发明能够促进镁合金构件中的强化相均匀形核，并引入大量的孪晶等内部缺陷，抑制后续强化相的晶界连续析出，使析出相均匀长大，实现强化；经实验，经本发明处理后的镁合金（Mg-Zn系）构件室温下的抗拉强度可达448-454MPa，断后伸长率可达14-15.1%；本发明在保证镁合金构件高强度的同时，还能够使其具有非常好的韧性，解决了传统热处理工艺强度增加但韧性大幅下降的难题；本发明方法操作简单，易于实施，适合于工业化大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，在此指出以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明的内容作出一些简单的或者原理相同的替换或调整，均在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法，步骤包括：首先将Mg-6.2%Zn-1.0Y-0.4Nd-0.2La-0.5Zr合金构件置于110℃的氛围中进行一级时效处理6h，再将其置于温度为常温的模具中模压，总模压量控制为6%，最后将模压完成后的构件置于200℃的氛围中保温12h进行二级时效处理，二级时效处理完成后进行强风冷却。结束后对构件进行力学性能测试，经测，该构件的抗拉强度为450MPa，断后伸长率为14%。
实施例2
一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法，步骤包括：首先将Mg-5.8%Zn-1.3Y-0.2-0.9Nd-0.3La-0.6Mn合金构件置于80℃的氛围中进行一级时效处理8h，再将其置于温度为常温的模具中模压，总模压量控制为8%，最后将模压完成后的构件置于170℃的氛围中保温20h进行二级时效处理，二级时效处理完成后进行强风冷却。结束后对构件进行力学性能测试，经测，该构件的抗拉强度为448MPa，断后伸长率为15.1%。
实施例3
一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法，步骤包括：首先将Mg-5.6Zn-0.7Y-1.0%Nd-0.6La-0.6Zr合金构件置于120℃的氛围中进行一级时效处理4h，再将其置于温度为常温的模具中模压，总模压量控制为5%，最后将模压完成后的构件置于150℃的氛围中保温30h进行二级时效处理，二级时效处理完成后进行强风冷却。结束后对构件进行力学性能测试，经测，该构件的抗拉强度为454MPa，断后伸长率为14.6%。
该方法从工艺路线实现了稀土元素含量低的镁合金的强度和断后伸长率进一步提高，使得这种镁合金的应用范围得以进一步拓展；该方法能够促进镁合金构件中的强化相均匀形核，并引入大量的孪晶等内部缺陷，抑制后续强化相的晶界连续析出，使析出相均匀长大，实现强化；经实验，经本发明处理后的镁合金（Mg-Zn系）构件室温下的抗拉强度可达448-454MPa，断后伸长率可达14-15.1%；本发明在保证镁合金构件高强度的同时，还能够使其具有足够的韧性，解决了传统热处理工艺强度增加但韧性大幅下降的难题；本发明方法操作简单，易于实施，适合于工业化大规模生产。
Claims (2)
1.一种低成本高强韧镁合金时效强韧化方法，其特征在于，步骤包括：依序对镁合金构件进行一级时效处理、模压处理、二级时效处理和冷却处理；所述镁合金构件由按照质量百分比计的Zn：5.5~6.5%、Y：0.7~1.4%、Nd：0.2~1.0%、La：0.2~1.0%、Zr：0.5~0.8%、余量为Mg和不可避免的杂质组成，且组分中稀土元素Y、Nd和La质量百分比总和不大于总质量分数的2.5%；模压处理过程中，将所用模具温度控制为室温；所述一级时效处理是指将镁合金构件在80~120℃的氛围中保温2h~8h；模压处理步骤中，镁合金构件的总模压量为4~6%；所述二级时效处理的温度控制为150~200℃，时间控制为4h~30h；冷却处理采用强风冷却。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述镁合金构件由按照质量百分比计的Zn：5.6%、Y：0.7%、Nd：1%、La：0.6%、Zr：0.6%、余量为Mg和不可避免的杂质组成。
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