CN113444945A - 一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材及其制备方法 - Google Patents

一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材及其制备方法，按质量百分数计：Zn 0.5％～2％；Li 1％～3％；Gd 0.1％～1％；余量为Mg；本发明通过改变合金元素的配制，得到了一个在室温下具有高延伸率和高成形性的环状发散型织构镁合金板材。

Description

一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材及其 制备方法
技术领域
本发明涉及镁合金技术领域，尤其涉及一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材及其制备方法。
背景技术
镁合金作为现今工业应用中最轻的金属结构材料，具有优良的减震性能和电磁屏蔽性能等优点，可以替代部分传统的钢、铝合金等材料，从而满足产品的轻、薄等要求。在现今节能减排的大趋势下，镁合金作为结构材料可带来良好的减重效果，因此受到广泛关注。
但镁合金的室温成形性差，许多镁合金板材都必须在加温下才能满足进一步的塑性成形要求，这又会增加镁合金产品的生产成本。因此，在生产生活中想要得到综合性能更好的变形镁合金，则必须着力改善变形镁合金室温变形能力差这一短板。
发明内容
本发明提供了一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材及其制备方法。
本发明的方案是：
一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材，按质量百分数计：
Zn 0.5％～2％；
Li 1％～3％；
Gd 0.1％～1％；
余量为Mg。
作为优选的技术方案，按质量百分数计：
Zn 2％；
Li 2％；
Gd 0.9％；
余量为Mg。
作为优选的技术方案，所述Zn为Zn粒，所述Gd为Gd粒，Mg、Li为Mg-5Li中间合金。
本发明还公开了一种制备具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材的方法，包括下列步骤：
1)将金属元素Zn、Li、Gd、Mg，按照质量百分比配制以下组分，Zn：0.5％～2％，Li：1％～3％，Gd：0.1％～1％，余量为Mg；
2)按步骤1)中称重好的金属元素Zn、Li、Gd、Mg的原料置于真空熔炼炉中，在真空熔炼炉20～28kW的功率下加热10～25分钟，然后往里充入99.99％的氩气，增加真空熔炼路功率至35～40kW将混料融化，充分搅拌后保温30min，然后降低真空熔炼路功率至15～25kW进行浇铸，随炉冷却得到镁合金铸锭；
3)将步骤2)得到的镁合金铸锭在305～350℃下均匀化8～12h，将表面氧化层打磨掉后，在410～440℃下挤压成厚度为2mm的板材；
4)将步骤3)得到的板材切成55mm×50mm的样品，在室温下进行轧制，每道次压下量0.1±0.03mm,共计轧制6道次,将轧制后的样品在340～400℃下退火1.5～2h，得到具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材。
作为优选的技术方案，所述步骤1)中将金属元素Zn、Gd、Mg、Li，按照质量百分比配制以下组分：
Zn 2％；
Li 2％；
Gd 0.9％；
余量Mg。
作为优选的技术方案，所述步骤2)中Zn通过Zn粒形式加入、Gd通过Gd粒形式加入、Mg与Li通过Mg-5Li中间合金形式加入。
作为优选的技术方案，所述步骤3)中镁合金铸锭在310～350℃下均匀化10h。
作为优选的技术方案，所述步骤4)中轧制后的板材在360～400℃下退火1.5h。
由于采用了上述技术方案，一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材及其制备方法包括以下步骤：1)将金属元素Zn、Li、Gd、Mg，按照质量百分比配制以下组分，Zn：0.5％～2％，Li：1％～3％，Gd：0.1％～1％，余量为Mg；2)按步骤1)中称重好的金属元素Zn、Li、Gd、Mg的原料置于真空熔炼炉中，在真空熔炼炉20～28kW的功率下加热10～25分钟，然后往里充入99.99％的氩气，增加真空熔炼路功率至35～40kW将混料融化，充分搅拌后保温30min，然后降低真空熔炼路功率至15～25kW进行浇铸，随炉冷却得到镁合金铸锭；3)将步骤2)得到的镁合金铸锭在305～350℃下均匀化8～12h，将表面氧化层打磨掉后，在410～440℃下挤压成厚度为2mm的板材；4)将步骤3)得到的板材切成55mm×50mm的样品，在室温下进行轧制，每道次压下量0.1±0.03mm,共计轧制6道次,然后将轧制后的样品在340～400℃下退火1.5～2h，得到具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材。
本发明的优点：
(1)本发明提供了一种具有环形发散织构的镁合金板材的制备方法,其室温下具有高塑性和高成形性。
(2)该镁合金板材由于加入Li后，在热挤压过程中得到了沿TD散漫分布的织构，不仅使晶粒得到细化，同时进一步降低了镁合金的密度；又加入稀土元素Gd，利用Gd在退火再结晶过程中的特殊作用，最终得到一个特殊的环状发散织构，提高了镁合金板材室温下的塑性和成形性。
通过将Li、Gd这两种元素含量加到Mg-2Zn基体中来弱化织构，同时通过改变合金元素的配制，得到了室温下具有高延伸率和高成形性的镁合金板材。
具体实施方式
为了弥补以上不足，本发明提供了一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材及其制备方法以解决上述背景技术中的问题。
一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材，按质量百分数计：
Zn 0.5％～2％；
Li 1％～3％；
Gd 0.1％～1％；
余量为Mg。
按质量百分数计：
Zn 2％；
Li 2％；
Gd 0.9％；
余量为Mg。
所述Zn为Zn粒，所述Gd为Gd粒，Mg、Li为Mg-5Li中间合金。
本发明还公开了一种制备具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材的方法，包括下列步骤：
1)将金属元素Zn、Li、Gd、Mg，按照质量百分比配制以下组分，Zn：0.5％～2％，Li：1％～3％，Gd：0.1％～1％，余量为Mg；
2)按步骤1)中称重好的金属元素Zn、Li、Gd、Mg的原料置于真空熔炼炉中，在真空熔炼炉20～28kW的功率下加热10～25分钟，然后往里充入99.99％的氩气，增加真空熔炼路功率至35～40kW将混料融化，充分搅拌后保温30min，然后降低真空熔炼路功率至15～25kW进行浇铸，随炉冷却得到镁合金铸锭；
3)将步骤2)得到的镁合金铸锭在305～350℃下均匀化8～12h，将表面氧化层打磨掉后，在410～440℃下挤压成厚度为2mm的板材；
4)将步骤3)得到的板材切成55mm×50mm的样品，在室温下进行轧制，每道次压下量0.1±0.03mm,共计轧制6道次,然后将轧制后的样品在340～400℃下退火1.5～2h，得到具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材。
所述步骤1)中将金属元素Zn、Gd、Mg、Li，按照质量百分比配制以下组分：
Zn 2％；
Li 2％；
Gd 0.9％；
余量Mg。
所述步骤2)中Zn通过Zn粒形式加入、Gd通过Gd粒形式加入、Mg与Li通过Mg-5Li中间合金形式加入。
所述步骤3)中镁合金铸锭在310～350℃下均匀化10h。
所述步骤4)中轧制后的板材在360～400℃下退火1.5h。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
1)将1050克Mg-5Li中间合金、22克Zn粒和10克Gd粒放入真空感应熔炼炉中,在真空熔炼炉20～28kW的功率下加热10～25分钟，然后往里充入99.99％的氩气，增加真空熔炼路功率至35～40kW将混料融化，充分搅拌后保温30min，然后降低真空熔炼路功率至15～25kW进行浇铸，随炉冷却得到镁合金铸锭。之后将得到的镁合金铸锭在325±20℃下均匀化12h，打磨掉表面氧化层后在420±10℃下挤压成厚度为2mm的板材。
2)将挤压得到的板材切成55mm×50mm的样品，在室温下进行轧制，每道次压下量0.1±0.03mm，共计轧制6道次。最后将轧制后的样品在360±20℃下退火2h，得到最终拥有环状发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材。
将上述步骤1)中挤压后的2mm的板材进行性能测试，其最大极密度为9.90，在挤压方向、与挤压方向呈45°和垂直于挤压方向的室温延伸率分别为30.1％、38.5％、34.3％，室温杯突值为4.5mm。
将上述步骤2)得到的具有环状发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材进行性能测试，其最大极密度为6.8，在轧制方向、45°方向和垂直于轧制方向的室温延伸率分别为42.3％、41.6％、34.9％，室温杯突值为7.3mm。
实施例2
1)将1千克Mg-5Li中间合金、20克Zn粒和10克Gd粒放入真空感应熔炼炉中,在真空熔炼炉20～28kW的功率下加热10～25分钟，然后往里充入99.99％的氩气，增加真空熔炼路功率至35～40kW将混料融化，充分搅拌后保温30min，然后降低真空熔炼炉功率至15～25kW进行浇铸，随炉冷却得到镁合金铸锭。之后将得到的镁合金铸锭在在330±20℃下均匀化10h，打磨掉表面氧化层后在430±10℃下挤压成厚度为2mm的板材。
2)将挤压得到的板材切成55mm×50mm的样品在室温下进行轧制，每道次压下量0.1±0.02mm，共计轧制6道次。最后将轧制后的样品在380±20℃下退火1.5h，得到最终拥有环状发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材。
将上述步骤1)中挤压后的2mm的板材进行性能测试，其最大极密度为9.93，在挤压方向、与挤压方向呈45°和垂直于挤压方向的室温延伸率分别为30.5％、38.3％、34.1％，室温杯突值为4.6mm。
将上述步骤2)得到的具有环状发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材进行性能测试，其最大极密度为6.6，在轧制方向、45°方向和垂直于轧制方向的室温延伸率分别为42.5％、41.9％、35.3％，室温杯突值为7.2mm。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材，其特征在于，按质量百分数计：
Zn 0.5％～2％；
Li 1％～3％；
Gd 0.1％～1％；
余量为Mg。
2.如权利要求1所述具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材，其特征在于，按质量百分数计：
Zn 2％；
Li 2％；
Gd 0.9％；
余量为Mg。
3.如权利要求1或2所述具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材，其特征在于：所述Zn为Zn粒，所述Gd为Gd粒，Mg、Li为Mg-5Li中间合金。
4.一种制备如权利要求1或2所述具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材的方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)将金属元素Zn、Li、Gd、Mg，按照质量百分比配制以下组分，Zn：0.5％～2％，Li：1％～3％，Gd：0.1％～1％，余量为Mg；
2)按步骤1)中称重好的金属元素Zn、Li、Gd、Mg的原料置于真空熔炼炉中，在真空熔炼炉20～28kW的功率下加热10～25分钟，然后往里充入99.99％的氩气，增加真空熔炼炉功率至35～40kW将混料融化，充分搅拌后保温30min，然后降低真空熔炼炉功率至15～25kW进行浇铸，随炉冷却得到镁合金铸锭；
3)将步骤2)得到的镁合金铸锭在305～350℃下均匀化8～12h，将表面氧化层打磨掉后，在410～440℃下挤压成厚度为2mm的板材；
4)将步骤3)得到的板材切成55mm×50mm的样品，在室温下进行轧制，每道次压下量0.1±0.03mm,共计轧制6道次,将轧制后的样品在340～400℃下退火1.5～2h，得到具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材。
5.如权利要求4所述的制备具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材的方法，其特征在于，所述步骤1)中将金属元素Zn、Gd、Mg、Li，按照质量百分比配制以下组分：
Zn 2％；
Li 2％；
Gd 0.9％；
余量Mg。
6.如权利要求4所述的制备具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材的方法，其特征在于：所述步骤2)中Zn通过Zn粒形式加入、Gd通过Gd粒形式加入、Mg与Li通过Mg-5Li中间合金形式加入。
7.如权利要求4所述的制备具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材的方法，其特征在于：所述步骤3)中镁合金铸锭在310～350℃下均匀化10h。
8.如权利要求4所述的制备具有环形发散织构的高塑性、高成形性镁合金板材的方法，其特征在于：所述步骤4)中轧制后的板材在360～400℃下退火1.5h。
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