專利名稱：一種鎂鋰合金低溫超塑性材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鎂鋰合金材料，具體涉及一種鎂鋰合金低溫超塑性材料。本發(fā)明也涉及一種鎂鋰合金材料的制備工藝。
背景技術(shù)：
鎂鋰合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有低密度，高比強(qiáng)度、比剛度，優(yōu)良的減振性、抗沖擊韌性能，以及良好的切屑加工、電磁屏蔽和可循環(huán)利用等性能，被稱為二i^一世紀(jì)綠色金屬材料。在航空航天領(lǐng)域，3C產(chǎn)品以及汽車工業(yè)中極具應(yīng)用潛力，特別是隨著交通運(yùn)輸中節(jié)能降耗的提高和對(duì)環(huán)保的日益重視，更促進(jìn)了鎂鋰合金這方面的應(yīng)用潛力。在鎂鋰合金的應(yīng)用中，通常被用做制造復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)件，這就要求鎂鋰合金具有良好的柔韌性，超塑性變形能夠滿足這一要求，然而超塑性通常發(fā)生在較高的溫度或較低的應(yīng)變速率下。因此，低溫超塑性和高應(yīng)變速率超塑性是超塑性的兩個(gè)發(fā)展方向。高應(yīng)變速率超塑性一般發(fā)生在較高的溫度下，在較高的溫度下，材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，如晶粒粗化，產(chǎn)生空洞等，嚴(yán)重影響超塑性成型零件的使用性能。因此發(fā)展低溫超塑性是一個(gè)重要的方向，具有重要意義。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Kawasaki等(materials science andengineering A，2006，429，P334-340)報(bào)道了一種溫軋Mg_9. 5Li_lZn，這種合金平均晶粒尺寸為8iim，在200-250°C的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出120-170%的延伸率。此文獻(xiàn)中，基本實(shí)現(xiàn)了鎂鋰合金材料的低溫超塑性，但是延伸率還不高，只在150%左右，這還不能滿足實(shí)際生產(chǎn)中超塑性成型的需求，另一方面，基于成本考慮，應(yīng)進(jìn)一步降低鋰含量來降低成本。因此有必要開發(fā)一種鋰含量較低且具有更大延伸率的鎂鋰合金材料。低溫超塑性是一種具有良好商業(yè)應(yīng)用前景的超塑性，它不僅具有常規(guī)超塑性所具有的優(yōu)點(diǎn)，如成行壓力小、成形性好、設(shè)計(jì)自由度大、無殘余應(yīng)力等，同時(shí)低溫超塑性的能源需求低，能增加常規(guī)或更便宜的模具的壽命，提高成型件的表面質(zhì)量，防止晶粒的嚴(yán)重長大以及表面層的溶質(zhì)損失，因此，產(chǎn)生更好成型件的機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種Li含量較低，綜合力學(xué)性能好的鎂鋰合金低溫超塑性材料。本發(fā)明的目的還在于提供一種能改變合金的組織從而改善材料的綜合力學(xué)性能的鎂鋰合金低溫超塑性材料得制備工藝。本發(fā)明的鎂鋰合金低溫超塑性材料由以下組分按質(zhì)量百分比組成Li7_9%，Znl-2%, YO-I余量為Mg及雜質(zhì)元素。本發(fā)明的鎂鋰合金低溫超塑性材料的制備工藝為a)按照產(chǎn)物中組分的質(zhì)量百分比組成為Li7_9%，Znl-2%，YO-I %，余量為Mg及雜質(zhì)元素的配比配備熔煉所需合金元素；b)采用中頻電磁感應(yīng)爐在氬氣保護(hù)下熔煉，得到鑄錠，熔煉過程中采用逐漸升高功率的方法進(jìn)行加熱；c)經(jīng)所得鑄錠在真空熱處理爐中，氬氣保護(hù)下，在280°C進(jìn)行24小時(shí)均勻化退火，爐冷至室溫；d)將c)步驟得到的鑄錠在300°C經(jīng)過2道次擠壓，得到3mm厚的板材，道次擠壓經(jīng)過中間退火，工藝為280°C，2h ；e)將步驟d)得到的3mm后的板材在280°C加熱lh，經(jīng)過I道次軋制，得到Imm厚的鎂鋰合金材料。本發(fā)明所涉及的低溫超塑性鎂鋰合金材料的特點(diǎn)是合金由a相和P相組成，兩相所占的體積分?jǐn)?shù)分別為40-60%和60-40%。合金晶粒尺寸細(xì)小(< IOiim)均勻，且具有非平衡態(tài)晶界。這種合金在高溫變形過程中，由于晶粒細(xì)小，提供了更多的晶界來協(xié)調(diào)合金的變形，從而提高材料的塑性；同時(shí)由于變形初始階段，結(jié)晶處于非平衡狀態(tài)，在高溫 變形時(shí)這種非平衡狀態(tài)的晶界將通過滑動(dòng)向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變，晶界的滑動(dòng)抑制集中頸縮的產(chǎn)生，提高合金的塑性，從而表現(xiàn)出低溫超塑性。本發(fā)明提供提供了一種具有較低Li含量并含有適量的Zn和稀土元素Y，并通過一定的熱變形來改變合金的組織從而改善材料的綜合力學(xué)性能的鎂鋰合金材料制備方法以及通過此種制備方法獲得了低溫超塑性的鎂鋰合金材料。


圖1是1%-81^-2211合金材料在2251，1.5\10_48_1的應(yīng)變速率條件下的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線；圖2是Mg-8Li-2Zn-lY合金材料在225°C，1. 5 X KT4S4的應(yīng)變速率條件下的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。
具體實(shí)施例方式下面舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述實(shí)施方式I:鎂鋰合金材料的組成成分及其質(zhì)量百分比為Li8%，Zn2%，余量為Mg及其它雜質(zhì)元素。按照上述質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，在氬氣保護(hù)下，利用真空電磁感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，得到鎂鋰合金鑄錠。對(duì)得到的合金鑄錠在真空熱處理爐中進(jìn)280°C X 24的均勻化退火，然后把均勻化的合金鑄錠去皮在300°C溫度下進(jìn)行兩道次擠壓，道次擠壓中間進(jìn)行553KX2h退火處理，得到3mm厚的鎂鋰合金板材。將3mm厚的合金板經(jīng)過280°C加熱lh，經(jīng)過I道次軋制，得到Imm厚的鎂鋰合金材料。將得到的Imm厚的鎂鋰合金材料經(jīng)過表面打磨，去掉氧化皮，用線切割加工成拉伸試樣。在WDW3050電子式萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸測試。材料在I. SXKT4s-1的應(yīng)變速率下，150-250°C范圍內(nèi)進(jìn)行拉伸變形，在所有設(shè)定溫度下，延伸率都大于100%，在225°C達(dá)至Ij 425%以上，表現(xiàn)出良好的低溫超塑性。圖I給出了合金材料在225°C，I. SXKT4s-1的應(yīng)變速率條件下的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。下表為合金材料在I. 5X10^4s^的應(yīng)變速率下，150_250°C范圍內(nèi)拉伸變形結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種鎂鋰合金低溫超塑性材料，其特征是由以下組分按質(zhì)量百分比組成Li7-9%，Zn I-2 %, YO-I %,余量為Mg及雜質(zhì)元素。
2.一種鎂鋰合金低溫超塑性材料的制備エ藝，其特征是 a)按照產(chǎn)物中組分的質(zhì)量百分比組成為余量為Mg及雜質(zhì)元素的配比配備熔煉所需合金元素； b)采用中頻電磁感應(yīng)爐在氬氣保護(hù)下熔煉，得到鑄錠，熔煉過程中采用逐漸升高功率的方法進(jìn)行加熱； c)經(jīng)所得鑄錠在真空熱處理爐中，氬氣保護(hù)下，在280°C進(jìn)行24小時(shí)均勻化退火，爐冷至室溫； d)將c)步驟得到的鑄錠在300°C經(jīng)過2道次擠壓，得到3mm厚的板材，道次擠壓經(jīng)過 中間退火，エ藝為280°C，2h ； e)將步驟d)得到的3mm后的板材在280°C加熱lh，經(jīng)過I道次軋制，得到Imm厚的鎂鋰合金材料。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種鎂鋰合金低溫超塑性材料及其制備工藝。由以下組分按質(zhì)量百分比組成Li7-9％，Zn1-2％，Y0-1％，余量為Mg及雜質(zhì)元素。本發(fā)明所涉及的低溫超塑性鎂鋰合金材料由α相和β相組成，兩相所占的體積分?jǐn)?shù)分別為40-60％和60-40％。合金晶粒尺寸細(xì)小(＜10μm)均勻，且具有非平衡態(tài)晶界。這種合金在高溫變形過程中，由于晶粒細(xì)小，提供了更多的晶界來協(xié)調(diào)合金的變形，從而提高材料的塑性；同時(shí)由于變形初始階段，結(jié)晶處于非平衡狀態(tài)，在高溫變形時(shí)這種非平衡狀態(tài)的晶界將通過滑動(dòng)向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變，晶界的滑動(dòng)抑制集中頸縮的產(chǎn)生，提高合金的塑性，從而表現(xiàn)出低溫超塑性。
文檔編號(hào)C22C23/00GK102628132SQ20121010429
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者冷哲, 劉旭賀, 劉濱, 巫瑞智, 張密林, 張景懷, 牛中毅 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)