CN115161526A - 一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法 - Google Patents

一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115161526A
CN115161526A CN202210673890.7A CN202210673890A CN115161526A CN 115161526 A CN115161526 A CN 115161526A CN 202210673890 A CN202210673890 A CN 202210673890A CN 115161526 A CN115161526 A CN 115161526A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium
lithium alloy
temperature
percent
plasticity
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
CN202210673890.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115161526B (zh
Inventor
赵红亮
郭春文
高文君
谭昊
李林岩
武弘博
肖阳
翁康荣
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.)
Zhengzhou University
Original Assignee
Zhengzhou University
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 Zhengzhou University filed Critical Zhengzhou University
Priority to CN202210673890.7A priority Critical patent/CN115161526B/zh
Publication of CN115161526A publication Critical patent/CN115161526A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115161526B publication Critical patent/CN115161526B/zh
Active 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
    • 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
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法，由以下质量百分比的组分组成：Li：5.5‑10.3％，Al：1‑3％，Zn：0.5‑2％，Ca：0.3‑0.9％，Ce：0.5‑1％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。本发明过合金化、挤压和热处理，用以实现弱化镁锂合金基面织构的同时又能提升镁锂合金的强度和塑性。

Description

一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，尤其是涉及一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法。
背景技术
镁锂合金是迄今为止密度最小的合金材料，具有较高的比强度、比刚度和优良的抗震性能。随着对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高，镁锂合金在航空、兵器工业、汽车、3C产业、医疗器械等领域展现出广阔的应用前景。
通过向镁合金中添加Li进行合金化，能够进一步降低其密度，双相Mg-Li合金由于滑移系的增多以及晶体结构的转变，具有较好的综合性能。但是是Mg-Li合金在塑性变形时容易形成较强的基面织构，导致合金出现明显的力学性能各向异性，限制了板材冲压、弯折等二次成形工艺的发展，阻碍了Mg-Li合金的进一步工业应用。早期研究表明，合金化是优化镁锂合金织构特性和力学性能最为有效的方法之一，其中稀土元素通过对层错能、动态再结晶以及晶界溶质浓度的影响协调优化镁锂合金性能，但仍存在成本高和变形抗力大等缺点，不利于镁锂合金的工业应用。因此，开发具有弱化基面织构高塑性的镁锂合金具有非常重要的价值。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法，通过合金化、挤压和热处理，用以实现弱化镁锂合金基面织构的同时又能提升镁锂合金的强度和塑性。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其中，由以下质量百分比的组分组成：Li：5.5-10.3％，Al：1-3％，Zn：0.5-2％，Ca：0.3-0.9％，Ce：0.5-1％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。
优选的，由以下质量百分比的组分组成：Li：9％，Al：3％，Zn：1.5％，Ca：0.9％，Ce：0.5％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。
优选的，由以下质量百分比的组分组成：Li：8％，Al：3％，Zn：1％，Ca：0.6％，Ce：0.5％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。
本发明提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金的制备方法，其中，包括如下步骤：
步骤1，各原料表面预处理后按各组分的质量百分比配备，然后将除锂之外的原料进行预热，预热温度为280-320℃，炉内真空度保证在20Pa以下；
步骤2，将预热后的原料加入铁坩埚中，抽真空同时升温，待炉内温度达到500-600℃时停止抽真空，然后通入氩气，氩气通入量为15L/min，通入时间为10min；
步骤3，待炉内温度升温至720-780℃时开始搅拌，并保温8-10min，使熔化充分；将熔融金属慢速浇铸，浇铸时间为9-13s；浇铸结束后，铸锭随炉冷却至480-520℃，充氩气保护至温度降到280-320℃，坩埚内温度无回升，再继续充氩气至大气压；待铸锭完全凝固后，取出铸锭；
步骤4，在280-320℃的温度范围内保温24h，进行均匀化处理；将挤压模具放入保温炉中，在320-380℃的温度下保温50-70min使模具温度达到320-380℃；然后对铸锭进行挤压工艺，得到镁锂合金棒材，挤压温度为320-380℃；将棒材在320-380℃的温度下退火20-40min，然后空冷，即得到高塑性弱基面织构镁锂合金。
优选的，所述步骤4中挤压工艺包括：挤压温度为320-380℃，将直径为48mm的圆柱挤压至直径为10mm的圆棒，挤压比为23，挤压速度为4-8mm/s，一次挤压成型。
本发明的有益效果是：
本发明添加Ca元素能够取代部分RE元素，实现提高强度、弱化织构的目的，同时还能够降低镁锂合金的成本。同时Ca具有密度小、抗氧化、耐高温蠕变等优势，添加Ca元素可以改善Mg-Li合金铸造组织形态、抑制其铸造缺陷，起到弱化织构和提高力学性能的作用，也是调控Mg-Li合金晶粒取向、弱化其织构形态的重要措施，是镁锂合金中良好的晶粒细化元素，而Al元素和Zn元素的添加则会通过弥散强化和固溶强化来综合提高合金力学性能，同时又大大节省了成本，提高经济效益。
本发明Li含量保证镁合金强度的同时能够使合金的延伸率增加，加工性能变好；RE元素的添加能够通过固溶作用提高镁锂合金的强度，同时弱化挤压时产生的基面织构；Al元素和Zn元素的添加可通过固溶强化的作用提高镁锂合金强度，兼顾镁锂合金的密度、强度和塑性性能。本发明通过加入Li等合金元素使得镁锂合金晶粒细小均匀，对材料的强度有显著的提升，同时弱化机械加工所产生的基面织构，提升二次加工性能。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
本实施例提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其组分质量百分比为：Li：9％，Al：3％，Zn：1.5％，Ca：0.9％，Ce：0.5％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。原料为工业纯镁锭、工业纯铝锭、工业纯锌锭、工业纯锂锭、镁钙中间合金、镁铈中间合金。
本实施例提供的一种高塑性弱基面织构镁锂合金的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，在进行熔炼前，使用酒精将各金属锭表面去污擦洗干净，擦洗干净后对除锂之外的原料进行预热，预热温度为300℃，炉内真空度保证在20Pa以下，以去除各金属锭中的水分。
步骤2，将擦洗并预热后的原料加入铁坩埚中，抽真空同时升温，待炉内温度达到550℃时停止抽真空，然后通入氩气，氩气通入量为15L/min，通入时间为10min。
步骤3，待炉内温度升温至750℃时开始搅拌，并保温8-10min，使熔化充分；将熔融金属慢速浇铸，浇铸时间为9-13s；浇铸结束后，铸锭随炉冷却至500℃，充氩气保护至温度降到300℃，坩埚内温度无回升，再继续充氩气至大气压；待铸锭完全凝固后，取出铸锭。
步骤4，进行挤压变形工艺和退火工艺：在300℃的温度范围内保温24h，进行均匀化处理，消除铸锭内的缩松缩孔等偏析，使元素分布更加均匀；挤压温度选择为350℃，将挤压模具放入保温炉中，在350℃的温度下保温60min使模具温度达到350℃；然后对铸锭进行挤压工艺，得到镁锂合金棒材；将棒材在350℃的温度下退火30min，然后空冷，即得到高塑性弱基面织构镁锂合金。
所得该低密度高塑性镁锂合金在室温下，挤压态的强度为260MPa，屈服强度为242MPa，延伸率为40％，基面织构强度为8.5；退火态的抗拉强度为183MPa，屈服强度为157MPa，延伸率为45％，基面织构强度为7.4。
实施例2：
本实施例的一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其组分质量百分比为：Li：8％，Al：3％，Zn：1％，Ca：0.6％，Ce：0.5％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。原料为工业纯镁锭、工业纯铝锭、工业纯锌锭、工业纯锂锭、镁钙中间合金、镁铈中间合金。
本实施例提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金的制备方法，其中：在280℃的温度范围内保温24h，进行均匀化处理，消除铸锭内的缩松缩孔等偏析，使元素分布更加均匀；挤压温度选择为350℃，将挤压模具放入保温炉中，在320℃的温度下保温70min使模具温度达到350℃；然后对铸锭进行挤压工艺，得到镁锂合金棒材；将棒材在350℃的温度下退火30min，然后空冷，即得到高塑性弱基面织构镁锂合金。其它制备过程同实施例1。
所得该低密度高塑性镁锂合金在室温下，挤压态的强度为252MPa，屈服强度为229MPa，延伸率为35％，基面织构强度为11；退火态的抗拉强度为172MPa，屈服强度为150MPa，延伸率为40％，基面织构强度为9。
实施例3：
本实施例的一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其组分质量百分比为：Li：7％，Al：3％，Zn：1.5％，Ca：0.3％，Ce：1％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。原料为工业纯镁锭、工业纯铝锭、工业纯锌锭、工业纯锂锭、镁钙中间合金、镁铈中间合金。
本实施例提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金的制备方法，其中：在320℃的温度范围内保温24h，进行均匀化处理，消除铸锭内的缩松缩孔等偏析，使元素分布更加均匀；挤压温度选择为360℃，将挤压模具放入保温炉中，在340℃的温度下保温60min使模具温度达到360℃；然后对铸锭进行挤压工艺，将直径为48mm的圆柱挤压至直径为10mm的圆棒，挤压比为23，挤压速度为6mm/s，一次挤压成型，得到镁锂合金棒材；将棒材在350℃的温度下退火30min，然后空冷，即得到高塑性弱基面织构镁锂合金。其它制备过程同实施例1。
所得该低密度高塑性镁锂合金在室温下，挤压态的强度为240MPa，屈服强度为202Mpa，延伸率为33％，基面织构强度为11.9；退火态的抗拉强度为172Mpa，屈服强度为145MPa，延伸率为37％，基面织构强度为8。
实施例4：
本实施例的一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其组分质量百分比为：Li：6％，Al：2％，Zn：1％，Ca：0.3％，Ce：0.5％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。原料为工业纯镁锭、工业纯铝锭、工业纯锌锭、工业纯锂锭、镁钙中间合金、镁铈中间合金。
本实施例提供一种高塑性弱基面织构镁锂合金的制备方法，其中：在280℃的温度范围内保温24h，进行均匀化处理，消除铸锭内的缩松缩孔等偏析，使元素分布更加均匀；挤压温度选择为380℃，将挤压模具放入保温炉中，在350℃的温度下保温60min使模具温度达到350℃；然后对铸锭进行挤压工艺，得到镁锂合金棒材；将棒材在320℃的温度下退火30min，然后空冷，即得到高塑性弱基面织构镁锂合金。其它制备过程同实施例1。
所得该低密度高塑性镁锂合金在室温下，挤压态的强度为234MPa，屈服强度为198MPa，延伸率为30％，基面织构强度为12；退火态的抗拉强度为168MPa，屈服强度为137MPa，延伸率为34％，基面织构强度为10。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：Li：5.5-10.3％，Al：1-3％，Zn：0.5-2％，Ca：0.3-0.9％，Ce：0.5-1％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。
2.根据权利要求1所述的一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：Li：9％，Al：3％，Zn：1.5％，Ca：0.9％，Ce：0.5％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。
3.根据权利要求1所述的一种高塑性弱基面织构镁锂合金，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：Li：8％，Al：3％，Zn：1％，Ca：0.6％，Ce：0.5％，杂质元素总量≤0.2％，余量为Mg。
4.根据权利要求1所述的一种高塑性弱基面织构镁锂合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，各原料表面预处理后按各组分的质量百分比配备，然后将除锂之外的原料进行预热，预热温度为280-320℃，炉内真空度保证在20Pa以下；
步骤2，将预热后的原料加入铁坩埚中，抽真空同时升温，待炉内温度达到500-600℃时停止抽真空，然后通入氩气，氩气通入量为15L/min，通入时间为10min；
步骤3，待炉内温度升温至720-780℃时开始搅拌，并保温8-10min，使熔化充分；将熔融金属慢速浇铸，浇铸时间为9-13s；浇铸结束后，铸锭随炉冷却至480-520℃，充氩气保护至温度降到280-320℃，坩埚内温度无回升，再继续充氩气至大气压；待铸锭完全凝固后，取出铸锭；
步骤4，在280-320℃的温度范围内保温24h，进行均匀化处理；将挤压模具放入保温炉中，在320-380℃的温度下保温50-70min使模具温度达到320-380℃；然后对铸锭进行挤压工艺，得到镁锂合金棒材，挤压温度为320-380℃；将棒材在320-380℃的温度下退火20-40min，然后空冷，即得到高塑性弱基面织构镁锂合金。
5.根据权利要求4所述的一种高塑性弱基面织构镁锂合金的制备方法，其特征在于：所述步骤4中挤压工艺包括：挤压温度为320-380℃，将直径为48mm的圆柱挤压至直径为10mm的圆棒，挤压比为23，挤压速度为4-8mm/s，一次挤压成型。
CN202210673890.7A 2022-06-14 2022-06-14 一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法 Active CN115161526B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210673890.7A CN115161526B (zh) 2022-06-14 2022-06-14 一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210673890.7A CN115161526B (zh) 2022-06-14 2022-06-14 一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115161526A true CN115161526A (zh) 2022-10-11
CN115161526B CN115161526B (zh) 2023-08-22

Family

ID=83485335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210673890.7A Active CN115161526B (zh) 2022-06-14 2022-06-14 一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115161526B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116287917A (zh) * 2023-03-24 2023-06-23 西北有色金属研究院 一种轻质高强韧挤压Mg-Li-Al-TiB合金及其制备方法
CN116287916A (zh) * 2023-03-24 2023-06-23 西北有色金属研究院 一种β相高强Mg-Li-Al-TiB合金及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102676893A (zh) * 2012-01-15 2012-09-19 河南科技大学 一种高导热镁基合金材料、覆铜板及其制备方法
US20170266346A1 (en) * 2014-12-12 2017-09-21 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education ULTRAHIGH DUCTILITY, NOVEL Mg-Li BASED ALLOYS FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS
WO2018021361A1 (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 株式会社三徳 マグネシウム－リチウム合金及びマグネシウム空気電池
CN108796327A (zh) * 2018-06-28 2018-11-13 郑州大学 一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材及其制备方法
CN110343923A (zh) * 2019-08-23 2019-10-18 王习宇 一种低密度高强度高塑性的镁锂合金及其制备方法
CN111004951A (zh) * 2019-12-26 2020-04-14 郑州轻研合金科技有限公司 一种镁锂合金箔材及其制备方法和应用
CN112593131A (zh) * 2020-12-29 2021-04-02 郑州轻研合金科技有限公司 一种高强高塑高屈强比镁锂合金及其制备方法和应用
CN114277295A (zh) * 2021-11-30 2022-04-05 郑州大学 一种弱基面织构高强度镁锂合金及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102676893A (zh) * 2012-01-15 2012-09-19 河南科技大学 一种高导热镁基合金材料、覆铜板及其制备方法
US20170266346A1 (en) * 2014-12-12 2017-09-21 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education ULTRAHIGH DUCTILITY, NOVEL Mg-Li BASED ALLOYS FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS
WO2018021361A1 (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 株式会社三徳 マグネシウム－リチウム合金及びマグネシウム空気電池
CN108796327A (zh) * 2018-06-28 2018-11-13 郑州大学 一种高塑性、低各向异性变形镁合金板材及其制备方法
CN110343923A (zh) * 2019-08-23 2019-10-18 王习宇 一种低密度高强度高塑性的镁锂合金及其制备方法
CN111004951A (zh) * 2019-12-26 2020-04-14 郑州轻研合金科技有限公司 一种镁锂合金箔材及其制备方法和应用
CN112593131A (zh) * 2020-12-29 2021-04-02 郑州轻研合金科技有限公司 一种高强高塑高屈强比镁锂合金及其制备方法和应用
CN114277295A (zh) * 2021-11-30 2022-04-05 郑州大学 一种弱基面织构高强度镁锂合金及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116287917A (zh) * 2023-03-24 2023-06-23 西北有色金属研究院 一种轻质高强韧挤压Mg-Li-Al-TiB合金及其制备方法
CN116287916A (zh) * 2023-03-24 2023-06-23 西北有色金属研究院 一种β相高强Mg-Li-Al-TiB合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115161526B (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11851739B2 (en) High-strength magnesium alloy profile, preparation process therefor and use thereof
CN108425050B (zh) 一种高强高韧铝锂合金及其制备方法
EP3650561B1 (en) Plastic wrought magnesium alloy and preparation method thereof
CN115161526B (zh) 一种高塑性弱基面织构镁锂合金及其制备方法
CN109778027B (zh) 一种高强度a356合金的制备方法
CN111560550A (zh) 一种Mg-Gd-Y稀土镁合金铸锭均匀化热处理方法
CN110952005B (zh) 一种快速挤压高性能变形铝合金及其制备方法
CN108950337B (zh) 一种低成本高强度Mg-Zn-Y-Ce-Ca镁合金及其制备方法
CN108866408B (zh) 一种低成本高塑性变形镁合金
CN110284033B (zh) 一种高强度的Mg-Zn-Al基微合金化镁合金及其制备方法
CN114015918B (zh) 一种低密度高强度高模量的镁锂合金及制备方法
CN102277521B (zh) 室温高韧性单相固溶体镁稀土基合金及制备方法
CN111020320A (zh) 一种高强度铝合金及其生产方法
CN113737071A (zh) 耐热镁合金及其制备方法与应用
CN114277295B (zh) 一种弱基面织构高强度镁锂合金及其制备方法
CN103074531B (zh) 一种耐热稀土镁合金及其制备方法
CN114990395B (zh) 一种含稀土元素的高强度变形铝合金及其制备方法
CN110964959A (zh) 一种高强度镁锂合金
CN107190189A (zh) 一种兼具力学与抗腐蚀性能的镁合金及其制备方法
CN109371301B (zh) 一种室温高塑性镁合金及其制备方法
CN109266928B (zh) 一种低成本高室温塑性变形镁合金及其制备方法
US11905577B2 (en) Magnesium alloy for wheel and preparation method thereof
CN109182858A (zh) 一种含Ho耐热镁合金及其制备方法
KR101218875B1 (ko) 고강도 마그네슘 합금 압출재 및 그 제조방법
CN112981198B (zh) 一种高强韧铝锂合金薄板的短流程制备方法

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