專利名稱：一種鎂-鋅-錳-錫-釹合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金，特別涉及一種鎂-鋅-錳-錫-釹合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金作為最輕的商用金屬結(jié)構(gòu)材料，常規(guī)鎂合金比鋁合金輕30-50%，比鋼鐵輕70%以上，可大大減輕結(jié)構(gòu)件重量。同時(shí)，鎂合金具有比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性能優(yōu)良，機(jī)械加工方便，易于回收利用，具有環(huán)保等特性，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程金屬結(jié)構(gòu)材料”，在汽車、軌道交通、航空航天、家電以及3C等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有重要的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)生產(chǎn)方式的不同，鎂合金分為鑄造鎂合金和變形鎂合金兩大類。鑄造鎂合金晶粒粗大，成分偏析嚴(yán)重，性能較差，難以滿足應(yīng)用需求。變形鎂合金強(qiáng)度和延展性等力學(xué)性能得到明顯的改善，可以滿足不同場合結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用需求，因此，研究開發(fā)新型高性能、低成本變形鎂合金就具有重要意義。我國變形鎂合金材料的研制與開發(fā)的重點(diǎn)是高強(qiáng)高韌變形鎂合金，一般要求抗拉強(qiáng)度超過300MPa。常用的變形鎂合金系是Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Zr系。Mg-Al-Zn系鎂合金典型牌號是AZ31，但其時(shí)效 效果差，高溫性能也較差。Mg-Zn-Zr系鎂合金典型牌號是ZK60，該合金具有優(yōu)良的室溫和高溫性能，但是生產(chǎn)成本高，限制其應(yīng)用范圍。因此，研發(fā)新型低成本、高強(qiáng)度、高塑性鎂合金具有重要意義。張丁非等發(fā)明人研發(fā)的高含鋅量的鎂-鋅-錳系鎂合金(專利申請?zhí)?00710078329.X)不含稀土和貴金屬，成本低廉，其斷后伸長率較高，但是其擠壓態(tài)的抗拉強(qiáng)度降低，低于330MPa。齊福剛等發(fā)明人研發(fā)的鎂-鋅-錳-錫系鎂合金(專利申請?zhí)?01110186910.X)擠壓態(tài)強(qiáng)度高，但是其斷后伸長率較低，低于11%，使用范圍較窄。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種新型鎂合金，該鎂合金采用常規(guī)方法加工后就具有良好的綜合力學(xué)性能，本發(fā)明還提供一種制備該鎂合金的方法。本發(fā)明公開一種鎂-鋅-錳-錫-釹合金，其組分及各組分質(zhì)量百分含量為:Zn:2-8% ；Mn:0.1-3% ；Sn: 1-6% ；Nd:0.1-3%;不可避免雜質(zhì)≤0.15% ；其余為鎂。進(jìn)一步，所述鎂-鋅-錳-錫-釹合金，其組分及各組分質(zhì)量百分含量為:Zn:5-6.3% ；Mn:0.6-1.1%;
Sn:3.1-4.5% ；Nd:0.1-1.2% ；不可避免雜質(zhì)≤0.15% ；其余為鎂。進(jìn)一步，所述鎂-鋅-錳-錫-釹合金，其組分及各組分質(zhì)量百分含量為:Zn:6.3% ；Mn:1.1%;Sn:3.6% ；Nd:1.1%;不可避免雜質(zhì)彡0.15% ；其余為鎂。一種制備所述鎂-鋅-猛-錫-釹合金的方法，包括以下步驟:第一，選取適量原材料，各兀素的質(zhì)量百分含量為:Zn:2-8% ；Mn:0.1-3% ；Sn: 1-6% ；Nd:0.1-3% ;不可避免雜質(zhì)彡0.15% ;其余為鎂；第二，將真空感應(yīng)爐抽真空并充入氬氣，將原材料放入真空感應(yīng)爐加熱融化并攪拌均勻；第三，取出攪拌均勻的溶液并水冷冷卻；第四，車皮加工所得合金至適合擠壓機(jī)擠壓筒尺寸；第五，將加工后的鎂合金隨爐升溫至410_430°C，升溫時(shí)間為380-410分鐘，然后在此溫度保溫11-13小時(shí)；第六，將熱處理后的鎂合金在擠壓機(jī)上擠壓成棒材，擠壓加工溫度為350-370°C ；第七，快速冷卻上述擠壓后的鎂合金。本發(fā)明鎂-鋅-錳-錫-釹合金含有少量的稀土釹，熔煉時(shí)釹在固液界面前富集，產(chǎn)生成分過冷，抑制晶粒長大，從而細(xì)化晶粒；另外釹與鎂以及鋅形成高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性的Mg2Sn和Mg-Zn-Nd化合物相，它們彌散分布在晶界和晶內(nèi)，在熱加工過程中釘扎晶界和位錯(cuò)，阻礙動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒的長大，使晶粒得到進(jìn)一步細(xì)化；晶粒的細(xì)化可以顯著提高鎂合金的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明制備方法不需要采用特殊的熱變形加工方法，工藝簡單，生產(chǎn)成本底。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，圖6 8中箭頭方向?yàn)閿D壓流線方向。圖1是實(shí)施例3、4、5鎂合金的X-射線衍射譜；圖2是ZMT614鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；圖3是實(shí)施例3鎂合金鑄態(tài)組織金相照片； 圖4是實(shí)施例4鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；圖5是實(shí)施例5鎂合金鑄態(tài)組織金相照片；圖6是實(shí)施例3鎂合金擠壓態(tài)微觀組織掃描電子顯微鏡照片；圖7是實(shí)施例4鎂合金擠壓態(tài)微觀組織掃描電子顯微鏡照片；
圖8是實(shí)施例5鎂合金擠壓態(tài)微觀組織掃描電子顯微鏡照片；圖9是實(shí)施例5鎂合金擠壓態(tài)微觀組織掃描電子顯微鏡高倍照片；圖10是實(shí)施例3鎂合金擠壓態(tài)拉伸斷口形貌及掃描電鏡的背散射電子像；圖11是實(shí)施例4鎂合金擠壓態(tài)拉伸斷口形貌及掃描電鏡的背散射電子像；圖12是實(shí)施例5鎂合金擠壓態(tài)拉伸斷口形貌及掃描電鏡的背散射電子像。
具體實(shí)施例方式下面用具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例中的百分比均為質(zhì)量百分比。實(shí)施例1:第一步，選取原材料:其中原材料為工業(yè)純鎂、工業(yè)純鋅、工業(yè)純錫、Mg-3%Nd稀土中間合金和Mg-5%Mn中間合金，計(jì)算原材料比重使各元素質(zhì)量配比與表I實(shí)施例1的配方相同；第二步，熔煉:將真空感應(yīng)爐抽真空并充入氬氣，用坩堝盛放所選原材料然后置于真空感應(yīng)爐加熱融化并攪拌均勻；第三步，冷卻:取出坩堝并水冷冷卻；第四步，機(jī)加工:車皮加工所得合金至適合擠壓機(jī)擠壓筒尺寸，車皮加工可去除熔煉所得合金表面氧化層；第五步，均勻化處理:將加工后的鎂合金隨爐升溫至410-430°C，升溫時(shí)間為380-410分鐘，然后在此溫度保溫11-13小時(shí)；第六步，擠壓成型:將熱處理后的鎂合金在擠壓機(jī)上擠壓成棒材，擠壓加工溫度為3 50-370°C，其中擠壓加工參數(shù)如表2所示；第七步，快速冷卻上述擠壓加工后的鎂合金。實(shí)施例2:
實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于實(shí)施例2中各元素質(zhì)量配比與表I中實(shí)施例2的配方相同。實(shí)施例3:實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于實(shí)施例2中各元素質(zhì)量配比與表I中實(shí)施例3的配方相同。實(shí)施例4:實(shí)施例4與實(shí)施例1的區(qū)別在于實(shí)施例2中各元素質(zhì)量配比與表I中實(shí)施例4的配方相同。實(shí)施例5:實(shí)施例5與實(shí)施例1的區(qū)別在于實(shí)施例2中各元素質(zhì)量配比與表I中實(shí)施例5的配方相同。表I本鎂合金材料化學(xué)組成
權(quán)利要求
1.一種鎂-鋅-錳-錫-釹合金，其特征在于:其組分及各組分質(zhì)量百分含量為: Zn:2—8% ； Mn:0.1-3% ；Sn:1-6% ； Nd:0.1-3% ； 不可避免雜質(zhì)≤0.15% ； 其余為鎂。
2.如權(quán)利要求1所述鎂-鋅-錳-錫-釹合金，其特征在于:其組分及各組分質(zhì)量百分含量為: Zn:5-6.3% ； Mn:0.6-1.1% ； Sn:3.1-4.5% ； Nd:0.1-1.2% ； 不可避免雜質(zhì)≤0.15% ； 其余為鎂。
3.如權(quán)利要求1所述鎂-鋅-錳-錫-釹合金，其特征在于:其組分及各組分質(zhì)量百分含量為: Zn:6.3% ； Mn:1.1% ； Sn:3.6% ； Nd:1.1% ； 不可避免雜質(zhì)≤0.15% ； 其余為鎂。
4.一種制備如權(quán)利要求1所述鎂-鋅-錳-錫-釹合金的方法，其特征在于:包括以下步驟: 第一，按照所述質(zhì)量百分含量選取原材料；第二，將真空感應(yīng)爐抽真空并充入氬氣，將原材料放入真空感應(yīng)爐加熱融化并攪拌均勻； 第三，取出攪拌均勻的溶液并水冷冷卻； 第四，車皮加工所得合金至適合擠壓機(jī)擠壓筒尺寸； 第五，將加工后的鎂合金隨爐升溫至410-430°C，升溫時(shí)間為380-410分鐘，然后在此溫度保溫11-13小時(shí)； 第六，將熱處理后的鎂合金在擠壓機(jī)上擠壓成棒材，擠壓加工溫度為350-370°C ； 第七，快速冷卻上述擠壓后的鎂合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂-鋅-錳-錫-釹合金及其制備方法，所述鎂-鋅-錳-錫-釹合金各組分質(zhì)量百分含量為Zn2-8%，Mn0.1-3%，Sn1-6%，Nd0.1-3%，不可避免雜質(zhì)≤0.15%，其余為鎂；所述制備方法包括以下步驟首先將選取的原材料置于真空感應(yīng)爐熔煉并用水冷方式冷卻，然后車皮機(jī)加工熔煉合金到適合尺寸，接著退火處理加工后的合金，最后將上述退火合金擠壓成棒材。本發(fā)明鎂-鋅-錳-錫-釹合金含有少量的稀土釹，熔煉及熱加工時(shí)可以明顯地細(xì)化晶粒，從而提高合金的綜合力學(xué)性能；加入釹后用常規(guī)的方法加工就可以獲得具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能的鎂合金，有利于降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C22C23/04GK103225031SQ201310195520
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月24日
發(fā)明者張丁非, 胡光山, 潘復(fù)生, 諶夏, 董井忍, 柴森森, 余大亮, 郭非, 蔣璐瑤 申請人:重慶大學(xué)