CN110983217B - 一种镁合金模压时效复合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镁合金模压时效复合工艺，步骤包括：对精密成形镁合金构件依序进行固溶处理、保温处理、模压处理、时效处理和冷却处理；所述精密成形镁合金构件中各元素质量百分比为：Al、7~10%，Zn、0.3‑1.0%，Mn、0.1~0.6%，余量为Mg和不可避免的杂质；模压处理过程中，将所用模具温度控制为室温。本发明能够使镁合金构件中变形析出的Mg17Al12相及晶界的相充分回溶到α‑Mg基体，提供过饱和固溶体，提高合金的变形能力；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。
Description
技术领域
本发明涉及Mg-Al系合金热处理工艺，具体涉及一种镁合金模压时效复合工艺。
背景技术
目前，比较成熟的镁合金主要有Mg-Al、Mg-Zn和Mg-Re等系列，其中，Mg-Al和Mg-Zn系是最具潜力的镁合金系列，广泛应用于轨道车辆、汽车、航空航天和兵器等领域。Mg-Al系合金易于铸造、易于加工、高强度、高耐蚀性和低成本等优点，是目前牌号最多、应用最广的镁合金系列，且其通过固溶、时效强化能够获得较优异的室温机械性能。Mg-Al系合金热处理方式主要有直接时效或者先固溶后时效，经热处理后，虽然使得合金强度大幅上升，但其韧性会大幅降低，限制了其广泛应用。例如，文献CN108998713A公开的镁合金及其制备方法，该镁合金属于Mg-Al系合金，其中Al元素含量为9-12%，制备方法的步骤包括对镁合金进行时效处理，时效处理在120-350℃的温度下进行，时效处理的持续时间以能够消除镁合金中的内应力，其抗拉强度能够达到220MPa以上，一般在220-250MPa之间；屈服强度能够达到160MPa以上，一般在160-180MPa之间；延伸率能够达到6％以上，一般在6-10％之间。因此，针对Mg-Al系合金，提出一种新的时效复合工艺，在保证镁合金强度的同时，提高其韧性，对于增强构件的服役性能，扩大镁合金的应用具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种强度高、韧性好的镁合金模压时效复合工艺。
为了实现所述目的，本发明采用如下技术方案。
一种镁合金模压时效复合工艺，步骤包括：对精密成形镁合金构件依序进行固溶处理、保温处理、模压处理、时效处理和冷却处理；所述精密成形镁合金构件中各元素质量百分比为：Al、7~10%，Zn、0.3-1.0%，Mn、0.1~0.6%，余量为Mg和不可避免的杂质；模压处理过程中，将所用模具温度控制为室温。
作为优选，所述精密成形镁合金构件中各元素质量百分比为：Al、7.6~9.3%，Zn、0.4-0.7%，Mn、0.2~0.5%，余量为Mg和不可避免的杂质。
作为优选，固溶处理步骤中，温度控制为400~420℃，时间控制为1~2h。
作为优选，所述保温处理是指将经过固溶处理后的精密成形镁合金构件在100~130℃的氛围中保温2h~8h。
作为优选，模压处理步骤中，精密成形镁合金构件的总模压量为3~10%。
作为优选，时效处理步骤中，时效温度控制为170~200℃，时间控制为6h~30h。
作为优选，冷却处理采用强风冷却。
有益效果：一方面，本发明能够使镁合金构件中变形析出的Mg17Al12相及晶界的相充分回溶到α-Mg基体，提供过饱和固溶体，提高合金的变形能力；另一方面，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，经本发明处理后的精密成形镁合金（Mg-Al系）构件室温下的抗拉强度可达411-428MPa，断后伸长率可达15-16.0%；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；本发明还能够降镁合金构件的表面粗糙度和残余应力，经本发明工艺处理后的镁合金构件表面粗糙度等级可达IT8-IT10级；此外，本发明工艺操作简单，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
一种镁合金（具体为Mg-7.6Al-0.4Zn-0.5Mn合金）模压时效复合工艺，步骤包括：首先对精密成形的Mg-7.6Al-0.4Zn-0.5Mn合金构件在400℃的氛围中保温2h进行固溶处理，然后将其在100℃的氛围中保温8h，再将其置于温度为常温的模具中模压，总模压量为7%，最后将模压完成后的构件置于180℃的氛围中保温16h进行时效处理，时效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411MPa，断后伸长率为16.0%，构件表面粗糙度等级为IT9级。
实施例2
一种镁合金（具体为Mg-9.3Al-0.6Zn-0.3Mn合金）模压时效复合工艺，步骤包括：首先对精密成形的Mg-9.3Al-0.6Zn-0.3Mn合金构件在420℃的氛围中保温2h进行固溶处理，然后将其在130℃的氛围中保温3h，再将其置于温度为常温的模具中模压，总模压量为6%，最后将模压完成后的构件置于170℃的氛围中保温20h进行时效处理，时效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428MPa，断后伸长率为15%，构件表面粗糙度等级为IT8级。
实施例3
一种镁合金（具体为Mg-8.2Al-0.7Zn-0.2Mn合金）模压时效复合工艺，步骤包括：首先对精密成形的Mg-8.2Al-0.7Zn-0.2Mn合金构件在400℃的氛围中保温1.5h进行固溶处理，然后将其在110℃的氛围中保温6h，再将其置于温度为常温的模具中模压，总模压量为4%，最后将模压完成后的构件置于200℃的氛围中保温10h进行时效处理，时效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415MPa，断后伸长率为15.5%，构件表面粗糙度等级为IT9级。
一方面，该工艺能够使镁合金构件中变形析出的Mg17Al12相及晶界的相充分回溶到α-Mg基体，提供过饱和固溶体，提高合金的变形能力；另一方面，该工艺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；经试验，处理后的精密成形镁合金（Mg-Al系）构件室温下的抗拉强度可达411-428MPa，断后伸长率可达15-16.0%；可见，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；本发明还能够降镁合金构件的表面粗糙度和残余应力，经本发明工艺处理后的镁合金构件表面粗糙度等级可达IT8-IT10级；此外，该工艺操作简单，易于实施，适于工业化大规模生产。
Claims (5)
1.一种镁合金模压时效复合工艺，其特征在于，步骤包括：对精密成形镁合金构件依序进行固溶处理、保温处理、模压处理、时效处理和冷却处理；所述精密成形镁合金构件中各元素质量百分比为：Al、7~10%，Zn、0.3-1.0%，Mn、0.1~0.6%，余量为Mg和不可避免的杂质；模压处理过程中，将所用模具温度控制为室温，精密成形镁合金构件的总模压量为3~10%；所述保温处理是指将经过固溶处理后的精密成形镁合金构件在100~110℃的氛围中保温2h~8h。
2.根据权利要求1所述的镁合金模压时效复合工艺，其特征在于：所述精密成形镁合金构件中各元素质量百分比为：Al、7.6~9.3%，Zn、0.4-0.7%，Mn、0.2~0.5%，余量为Mg和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的镁合金模压时效复合工艺，其特征在于：固溶处理步骤中，温度控制为400~420℃，时间控制为1~2h。
4.根据权利要求3所述的镁合金模压时效复合工艺，其特征在于：时效处理步骤中，时效温度控制为170~200℃，时间控制为6h~30h。
5.根据权利要求4所述的镁合金模压时效复合工艺，其特征在于：冷却处理采用强风冷却。
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