專利名稱：一種具有溫擠壓特性的鎂合金及其擠壓材的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料及冶金技術領域，具體涉及一種具有溫擠壓特性的鎂合金及其擠壓材的制備方法。
背景技術：
鎂合金具有密度小、比強高以及減振性、電磁屏蔽性和機械加工性能優(yōu)良等優(yōu)點， 是結構輕量化的理想材料，近年來鎂合金的研究與應用得到高度重視。眾所周知，鎂是密排六方晶格結構，室溫塑性變形時只能產生基面滑移，且只有兩個獨立的滑移系，因此室溫塑性低，一般不宜冷加工，工業(yè)上多采用熱加工的方式，在250°C及以上溫度生產鎂合金變形材，這不僅導致了鎂合金變形加工工藝與設備的復雜化，而且也影響變形產品的高性能化。 因此，發(fā)展能在250°C以下進行溫加工生產的，延伸率> 20%的高延伸率鎂合金對拓展鎂合金的應用領域具有重要意義。傳統(tǒng)上，提高鎂合金塑性變形能力的研究多集中在變形溫度、變形量和變形速率、 應力狀態(tài)等變形工藝與條件的優(yōu)化上，但收效甚微。通過合金化實現(xiàn)提高鎂合金的塑性是另一途徑，其中Mg-Li合金是典型代表，但鎂一鋰合金的強度低、耐蝕性極差，同時因大量添加鋰(>5. 3wt. %)而造成該合金昂貴，除了少量軍事用途外，未能得到廣泛應用。近年，通過新型合金的開發(fā)以及新合金與新工藝方法的結合來實現(xiàn)鎂合金塑性提高的技術方案日益得到重視。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種具有溫擠壓特性的鎂合金及其擠壓材的制備方法，目的是制備能實現(xiàn)在16(T240°C下溫擠壓的鎂合金，其擠壓材具有2(Γ35%的高延伸率。本發(fā)明的鎂合金為Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金，按質量百分比，含有3. 0% 6. 0%的 Zn, 1. 5% 5. 0% 的 Cu 或 Ni，(Tl. 0% 的 Y、Nd、Gd、Ce 或 MM, Mg 為余量。其中匪是富Ce混合稀土，其中按質量百分比，Ce含量至少為50%，余量為La，Nd 和ft·。制備本發(fā)明的具有溫擠壓特性的高延伸率鎂合金的擠壓材按照以下步驟進行
(1)采用電阻熔煉爐或者燃氣熔煉爐，在二號熔劑或五號熔劑的保護下，將金屬鎂熔化并加熱至730° C 740° C熔化，按鎂合金的質量百分比，加入3.0% 6.0%的Si，1. 5% 5. 0% 的Cu或Ni，(Tl. 0%的Y、Nd、Gd、Ce或MM，所獲得的Mg-Si-(Cu或Ni)系鎂合金熔體采用六氯乙烷和熔劑進行凈化，熔體經攪拌后降溫至660° (Γ680。C進行鑄造；
(2)在SF6+0)2混合氣體保護下，采用低頻電磁油滑半連續(xù)鑄造，電磁頻率為30Hz，安匝數(shù)為6000AT，鑄造規(guī)格為橫截面直徑10(T300mm的鎂合金鑄造錠坯，將得到的錠坯在 410士 10下退火10小時，然后定尺、扒皮，備用；
(3)采用反向擠壓裝置在16(T240°C的條件下對定尺和扒皮后的Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金鑄造錠坯進行反向溫擠壓，擠壓比為纊20，擠壓速度為4. 5 8m/min，得到Mg-ai-(Cu 或Ni)系鎂合金擠壓棒材；
(4)對擠壓后得到Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金擠壓棒材，進行T4或T6熱處理，即于 400° C固溶2小時或者于400° C固溶2小時后再于200° C時效15 30小時。所述的SF6+C&混合氣體中SF6和ω2體積比為1 10。所述的反向擠壓裝置包括中空的擠壓桿、擠壓模具、擠壓筒、擠壓墊片和擠壓底座，在擠壓底座上裝配有擠壓筒，擠壓筒內底部是擠壓墊片，擠壓墊片上方是擠壓模具，擠壓模具上方是中空的擠壓桿，其中擠壓模具為中空的圓柱體，圓柱體內部從下到上依次是模角段、預工作帶、定徑工作帶和出口段，模角為3(Γ45°，出口段的直徑大于工作帶的直徑，預工作帶直徑大于定徑工作帶直徑，兩工作帶長度之比為0. 5^0. 8，定徑工作帶長度為 4 8mmο所述的反向擠壓裝置在擠壓過程中，在擠壓模具內壁、坯料表面和擠壓筒內壁涂抹二硫化鉬鋰基潤滑脂。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明的Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金具有能在16(T240°C進行反向溫擠壓變形特點，且擠壓材具有高塑性指標。(2)本發(fā)明反向擠壓裝置采用了模角3(Γ45°的小模角設計，同時采用雙工作帶設計，緩解了鎂合金瞬間擠壓力峰值高的問題，并保證了擠壓材的高表面質量。(3)本發(fā)明的Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金在160° (Γ240。C反向溫擠壓棒材經 Τ4或Τ6熱處理后，其延伸率為20% 35%。


圖1為本發(fā)明鎂合金反向擠壓裝置示意其中1 擠壓桿；2 擠壓筒；3 擠壓模具；4 擠壓墊片；5 擠壓底座； 圖2為本發(fā)明鎂合金反向擠壓裝置中擠壓模具3的結構示意圖； 其中3-1 模角段；3-2 預工作帶；3-3 定徑工作帶；3-4 出口段； 圖3為本發(fā)明鎂合金擠壓棒材的拉伸試樣尺寸圖； 圖4為本發(fā)明實施例1鎂合金的典型鑄造組織； 圖5為本發(fā)明實施例2鎂合金的典型鑄造組織； 圖6為本發(fā)明實施例4鎂合金的典型鑄造組織； 圖7為本發(fā)明實施例5鎂合金的典型鑄造組織。
具體實施例方式本發(fā)明的反向擠壓裝置如圖1所示，包括中空的擠壓桿1、擠壓筒2、擠壓模具3、擠壓墊片4和擠壓底座5，在擠壓底座5上裝配有擠壓筒2，擠壓筒2內底部是擠壓墊片4，擠壓墊片4上方是擠壓模具3，擠壓模具3上方是中空的擠壓桿1 ；
擠壓模具3的結構如圖2所示，擠壓模具3是一個中空的圓柱體，其內部從下到上依次是模角段3-1、預工作帶3-2、定徑工作帶3-3和出口段3-4，模角段的模角為30、5°，出口段3-4的直徑大于工作帶3-2的直徑，預工作帶直徑3-2大于定徑工作帶直徑3-3，預工作帶3-2與定徑工作帶3-3的長度之比為0. 5^0. 8，定徑工作帶3_3的長度為壙8mm。本實施例中的Mg、ai和Cu采用一級鎂錠、一級鋅錠和一級電解銅加入，Y、Nd或Gd 采用中間合金加入，Ce或MM采用純金屬，熔劑為市場購買。實施例1
采用電阻熔煉爐，在二號熔劑的保護下，將金屬鎂熔化并加熱至730° C熔化，按鎂合金的質量百分比，加入4%的Si和3%的Cu，所得鎂合金熔體用六氯乙烷和五號熔劑進行凈化處理，熔體經攪拌后降溫至666° C，在體積比為1:10的SFf^P CO2組成的混合氣體保護下，采用低頻電磁油滑半連續(xù)鑄造制備鎂合金錠坯，施加電磁條件為電磁頻率30Hz，安匝數(shù)6000AT，鑄造速度為103mm/min，水量為65L/min，得到規(guī)格為直徑165mm，高1800mm，化學分析組成為Mg-4. 26Zn-3. 06Cu的鎂合金錠坯，附圖4為其典型鑄造組織；于410士 10退火 10小時，退火結束后扒皮取直徑46mm，高120mm規(guī)格樣品在160° (Γ240。C的溫度下進行反向溫擠壓。采用如附圖1和附圖2所示的反向擠壓裝置，鎂合金樣品、模具、擠壓筒和擠壓墊片均加熱至160° (Γ240。C，保溫2小時，在300噸油壓機上，以5. Om/min的擠壓速度擠壓鎂合金樣品，得到直徑12mm的鎂合金棒材，其擠壓比為17. 4，在擠壓前，在擠壓模具內壁、 坯料表面和擠壓筒內壁涂抹二硫化鉬鋰基潤滑脂。對得到的Mg-4. 26Zn-3. 06Cu鎂合金棒材于400° C固溶2小時后再于200° C時效15小時。將擠壓棒材取樣加工成如附圖3所示的拉伸試樣，在InstrOn8032拉伸機上進行室溫拉伸，拉伸速度為2mm/min。其熱處理態(tài)室溫拉伸力學性能如表1所示，為Rm=265MPa，屈服強度RpQ.2=15(Tl70MPa，延伸率Α=2(Γ23%。表1實例1的鎂合金擠壓棒材室溫拉伸力學性能
權利要求
1.一種具有溫擠壓特性的鎂合金，其特征在于是Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金，按質量百分比,含有 3. 0% 6. 0% 的 Zn, 1. 5% 5. 0% 的 Cu 或 Ni，(Tl. 0% 的 Y、Nd、Gd、Ce 或 MM，Mg 為余量。
2.采用如權利要求1所述的一種具有溫擠壓特性的鎂合金，制備擠壓材的方法按照以下步驟進行(1)采用電阻熔煉爐或者燃氣熔煉爐，在二號熔劑或五號熔劑的保護下，將金屬鎂熔化并加熱至730° C 740° C熔化，按鎂合金的質量百分比，加入3.0% 6.0%的Si，1. 5% 5. 0% 的Cu或Ni，(Tl. 0%的Y、Nd、Gd、Ce或MM，所獲得的Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金熔體采用六氯乙烷和熔劑進行凈化，熔體經攪拌后降溫至660° (Γ680。C進行鑄造；(2)在SF6+0)2混合氣體保護下，采用低頻電磁油滑半連續(xù)鑄造，電磁頻率為30Hz，安匝數(shù)為6000AT，鑄造規(guī)格為橫截面直徑10(T300mm的鎂合金鑄造錠坯，將得到的錠坯在 410士 10° C下退火10小時，然后定尺、扒皮，備用；(3)采用反向擠壓裝置在16(T240°C的條件下對定尺和扒皮后的Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金鑄造錠坯進行反向溫擠壓，擠壓比為纊20，擠壓速度為4. 5 8m/min，得到Mg-ai-(Cu 或Ni)系鎂合金擠壓棒材；(4)對擠壓后得到Mg-ai-(Cu或Ni)系鎂合金擠壓棒材進行T4或T6熱處理，即于 400° C固溶2小時或者于400° C固溶2小時后再于200° C時效15 30小時。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種制備具有溫擠壓特性的鎂合金的方法，其特征在于所述的SF6+C02混合氣體中SF6和CO2體積比為1:10ο
4.根據(jù)權利要求2所述的一種制備具有溫擠壓特性的鎂合金的方法，其特征在于所述的反向擠壓裝置包括中空的擠壓桿、擠壓模具、擠壓筒、擠壓墊片和擠壓底座，在擠壓底座上裝配有擠壓筒，擠壓筒內底部裝配有擠壓墊片，擠壓墊片上方裝配有擠壓模具，擠壓模具上方裝配有中空的擠壓桿。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種反向擠壓裝置，其特征在于所述的擠壓模具為中空的圓柱體，圓柱體內部從下到上依次是模角段、預工作帶、定徑工作帶和出口段，模角為 3(Γ45°，出口段的直徑大于工作帶的直徑，預工作帶直徑大于定徑工作帶直徑，預工作帶與定徑工作帶的長度之比為0. 5^0. 8，定徑工作帶長度為壙8mm。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種反向擠壓裝置，其特征在于所述的反向擠壓裝置在進行擠壓前，在擠壓模具內壁、鑄造坯錠表面和擠壓筒內壁涂抹二硫化鉬鋰基潤滑脂。
7.根據(jù)權利要求2所述的一種制備具有溫擠壓特性的鎂合金的方法，其特征在于所述的Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金擠壓棒材經T4或T6熱處理后，其延伸率為20% 35%。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料及冶金技術領域，具體涉及一種具有溫擠壓特性的鎂合金及其擠壓材的制備方法。本發(fā)明的鎂合金為Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金，按質量百分比，含有3.0%~6.0%的Zn，1.5%~5.0%的Cu或Ni，0~1.0%的Y、Nd、Gd、Ce或MM，Mg為余量。采用低頻電磁油滑半連續(xù)鑄造本發(fā)明鎂合金錠坯，然后采用反向擠壓裝置對Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金鑄造錠坯在160°C~240°C的條件下進行溫擠壓，擠壓比為8~20，擠壓速度為4.5~8m/min；得到Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金擠壓棒材。本發(fā)明的Mg-Zn-(Cu或Ni)系鎂合金溫擠壓棒材T4或T6熱處理后，其延伸率為20%~35%。
文檔編號C22C23/04GK102433479SQ201110445910
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2011年12月28日
發(fā)明者樂啟熾, 崔建忠, 張志強 申請人:東北大學