一種高強適焊性微合金化az91鎂合金及制備方法
【專利摘要】一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金及制備方法，在合金中添加Ca、Y對AZ91鎂合金進行微合金化，其制備方法包括下述步驟：按設(shè)計的鎂合金組分配比，分別取Mg、Al、Zn的純金屬、單質(zhì)Si以及Mg-Ca、Mg-Y中間合金，以RJ-2熔劑作為覆蓋劑和精煉劑進行熔煉，在保護氣氛下澆鑄；得到鑄錠最后，將鑄錠進行均勻化處理后進行道一次變形量為75-80％，變形速率為9.0-1-9.2-1熱軋變形，得到高強適焊性AZ91鎂合金。本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便，通過微合金化和高應(yīng)變變形，可以大幅度的提高AZ91鎂合金的力學性能和焊接性能；為制備高強適焊性超細晶鎂合金薄板，提供了一種切實可行的途徑。
【專利說明】一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高強適焊性鎂合金及制備方法，特別是指一種高強適焊性微合金 化AZ91鎂合金及制備方法，屬于鎂合金制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] AZ91 鎂合金的質(zhì)量百分組成是 A18. 3-9. 3, ZnO. 35-1. 0, Μη0· 15-0· 50, SK0. 01， Cu<0.03, Ni<0.002, Fe<0.005,余量為Mg;其應(yīng)用范圍非常廣泛，但其焊接性能較低，由于 AZ91鎂合金含有大量的低熔點的第二相0-Mg17Al12，在焊接的過程中，容易產(chǎn)生液化裂紋， 通過改進焊接工藝的措施已經(jīng)無法避免該裂紋的產(chǎn)生。業(yè)內(nèi)通常通過改善材料成分的方式 提高A1Z91系鎂合金的焊接性能，但AZ91鎂合金本身合金含量高，進一步添加合金元素反 而會降低材料的力學性能，若添加過量的稀土元素則無法固溶到基體中，所以通過單純的 添加合金元素和稀土元素來提高AZ91鎂合金的力學性能具有一定的瓶頸和局限性。因此， 如何有效提高AZ91鎂合金的力學性能和焊接性能，成為業(yè)內(nèi)迫切希望解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種組分配比合理、工藝方法簡 單、操作方便的高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，本發(fā)明通過微合金化和高應(yīng) 變變形，可以大幅度的提高AZ91鎂合金的力學性能和焊接性能。
[0004] 本發(fā)明一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金，包括下述組分，按質(zhì)量百分比組 成：
[0005] A1 8. 3-9. 3，
[0006] Zn 0. 35-1. 0,
[0007] Μη 0. 15-0. 50,
[0008] Si 0.01-0.1,
[0009] Ca 0. 1-0. 3,
[0010] Υ〇· 3-0. 5,余量為Mg，雜質(zhì)總量彡0· 04 ;優(yōu)選的：Ca含量為0. 15-0. 25, Y含量為 0. 35-0· 45 ;更優(yōu)選：Ca 含量為 0· 18-0. 22, Υ 含量為 0. 38-0. 42。 本發(fā)明一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，包括下述步驟：
[0012] 第一步：熔鑄
[0013] 按設(shè)計的鎂合金組分配比，分別取Mg、Al、Zn的純金屬、單質(zhì)Si以及Mg-Ca、Mg-Y 中間合金，以RJ-2熔劑作為覆蓋劑和精煉劑，先將純Mg熔化，然后依次將純A1、純Zn、單質(zhì) Si、Mg-Ca、Mg-Y中間合金加入Mg熔體中熔化后，在S02保護氣氛下澆鑄；得到鑄錠；所述 RJ_2熔劑為連云港市競生新材料有限公司生產(chǎn)，產(chǎn)品型號為rj-2 ;
[0014] 第二步：熱乳變形
[0015] 將第二步得到的鑄錠進行均勻化處理后加熱至415? -420°c均溫，進行一道次熱 乳變形，得到高強適焊性AZ91鎂合金。
[0016]本發(fā)明一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，合金熔化溫度為 750°C _780°C。
[0017]本發(fā)明一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，所述均勻化處理是將 鑄錠加熱至415°C -420?，保溫20h-24h后，出爐空冷至室溫；加熱時，為防止劇烈氧化，需 在鑄錠上覆蓋細沙。
[0018]本發(fā)明一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法,所述熱軋變形的變形 量為75-80%,變形速率為9. (^-9. 2'
[0019] 本發(fā)明一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，所述熱乳變形在乳機 上進行，乳輥規(guī)格為Φ 360X600，乳輥轉(zhuǎn)速為430mm · s'
[0020] 本發(fā)明一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，純Mg中Mg的質(zhì)量 百分含量> 99.9%,純A1中A1的質(zhì)量百分含量多99.5%,純Zn中Zn的質(zhì)量百分含量 彡 99. 9%。
[0021]本發(fā)明由于采用上述工藝方法，在AZ91鎂合金中添加合金元素和稀土元素的基 礎(chǔ)上，對板材進行高應(yīng)變?nèi)橹?，當向AZ91鎂合金中添加（0.2% % Ca+0. 4% % Y)后，鑄態(tài)合 金的晶粒由120 μ m左右降為100 μ m左右，經(jīng)過高應(yīng)變?nèi)橹坪螅ˋZ91-0. 2% Ca-0. 4% Y) 鎂合金晶粒尺寸由100 μ m左右變?yōu)? μ m左右；可以大幅度的提高AZ91鎂合金的力學性能 和焊接性能。其機理簡述于下：
[0022] 在AZ91鎂合金中添加 Ca和Y后，組織中第二相尺寸明顯變細，組織更為細小，力口 入Ca和Y后，組織中灰色條狀的離異共晶β-Mg17Al12相明顯減少，第二相的體積分數(shù)明顯 增多，同時形成了亮白色的Al 2Ca相，機體中形成了細小塊狀的A12Y相，這些第二相使得離 異共晶i3-Mg17Al 12相由粗大狀變成網(wǎng)狀形式，g卩加入Ca和Y后，一方面使的0_1^一112相 的數(shù)量減少，另一方面使的合金晶粒尺寸減少。添加 Ca元素以后，生成的Al2Ca相，均勻化 固溶處理后，基本上固溶到基體中，可以大幅度提高合金的抗拉強度；添加 Y合金以后，生 成八12￥相，均勻化固溶處理后，在晶內(nèi)和晶界上仍然存在，這樣，一方面可以細化晶粒，提高 合金的抗拉強度，但另一方面，也割裂了合金基體，使抗拉強度有所降低。本發(fā)明采用同時 添加 Ca和Y，兩者的復(fù)合協(xié)調(diào)作用，可以有效的提高合金的抗拉強度。特別是隨后進行的大 變形量的高速應(yīng)變，可以有效細化晶粒，進一步提高材料的力學性能焊接性能。單純的添加 合金元素和熱軋變形可以細化晶粒，調(diào)控第二相的析出和分布，但是過多的添加合金元素， 會使得鎂合金在焊接凝固過程中，增大凝固區(qū)間，增大焊縫區(qū)焊接裂紋的出現(xiàn)，降低鎂合金 材料的焊接性能。單純的添加稀土元素，也可以細化晶粒，但是由于稀土元素在鎂合金中的 溶解度很低，過多的添加稀土元素反而會降低材料的性能，所以復(fù)合添加稀土元素和合金 元素，既可以細化晶粒，又可以控制焊接的凝固區(qū)間，減少焊縫區(qū)的焊接裂紋，提高焊接接 頭的質(zhì)量。高應(yīng)變札制可以可以進一步細化晶粒，提高焊接母材的質(zhì)量和力學性能。
[0023] 結(jié)果表明，在AZ91鎂合金中復(fù)合添加0.2% Ca和0.4% Y,通過固溶處理和高應(yīng) 變速率軋制技術(shù)（由10mm直接軋制為2mm)，制備高強適焊性超細晶鎂合金薄板。〇· 2% Ca 和0· 4% Y的添加，可以有效的細化晶粒，可以減少板材的焊接凝固區(qū)間；固溶可以有效的 使第二相Α12γ和Al 2Ca固溶到基體之中，高應(yīng)變速率乳制可以細化晶粒，提高母材的力學性 能。通過上述研究，本發(fā)明可以制備出高強適焊性超細晶鎂合金薄板。
[0024]綜上所述，本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便，通過微合金化和高應(yīng)變變形，可以大 幅度的提高AZ91鎂合金的力學性能和焊接性能；為制備高強適焊性超細晶鎂合金薄板，提 供了一種切實可行的途徑。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0025] 附圖1為鑄態(tài)AZ91鎂合金合金相圖，放的倍率為32,晶粒大小為12〇 μ m。
[0026] 附圖2為本發(fā)明實施例2制備的微合金化AZ91-0. 2% Ca-0. 4% Y鎂合金鑄態(tài)金 相圖，放的倍率為100,晶粒大小為100 μ m。
[0027] 附圖3為本發(fā)明實施例2制備的微合金化AZ91-0. 2 % Ca-0. 4% Y鎂合金高應(yīng)變 乳制態(tài)的金相圖，放的倍率為500,晶粒大小為5 μ m。

【具體實施方式】：
[0028] 實施例1
[0029] 按鎂合金組分配比為：
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金，包括下述組分，按質(zhì)量百分比組成： A1 8. 3-9. 3, Zn 0· 35-1. 0， Μη 0. 15-0. 50， Si 0.01-0.1， Ca 0. 1_0. 3， Y 0. 3-0. 5,余量為Mg，雜質(zhì)總量彡0. 04。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，包括下述步 驟： 第一步：熔鑄 按設(shè)計的鎂合金組分配比，分別取Mg、Al、Zn的純金屬、單質(zhì)Si以及Mg-Ca、Mg-Y中間 合金，以RJ-2熔劑作為覆蓋劑和精煉劑，先將純Mg熔化，然后依次將純A1、純Zn、單質(zhì)Si、 Mg-Ca、Mg-Y中間合金加入Mg熔體中熔化后，在S02保護氣氛下澆鑄；得到鑄錠；所述RJ-2 熔劑為連云港市競生新材料有限公司生產(chǎn)，產(chǎn)品型號為RJ-2 ; 第二步：熱軋變形 將第二步得到的鑄錠進行均勻化處理后加熱至415°C _420°C均溫，進行一道次變形量 為75-80%的熱軋變形，得到高強適焊性AZ91鎂合金。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，其特征在 于：合金熔化溫度為750°C _780°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，其特征在 于：所述均勻化處理是將鑄錠加熱至415°C _420°C，保溫20h-24h后，出爐空冷至室溫；力口 熱時，為防止劇烈氧化，需在鑄錠上覆蓋細沙。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，其特征在 于：所述熱軋變形的速率為9. 0-1-9. 2-1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，其特征在 于：所述熱軋變形在軋機上進行，乳輥規(guī)格為Φ 360X600，軋輥轉(zhuǎn)速為430mm · s'
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強適焊性微合金化AZ91鎂合金的制備方法，其特征在 于：純Mg中Mg的質(zhì)量百分含量彡99. 9%，純A1中A1的質(zhì)量百分含量彡99. 5%，純Zn中 Zn的質(zhì)量百分含量彡99.9%。
【文檔編號】C22C1/03GK104233031SQ201410533893
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】沈言錦, 嚴紅革 申請人:湖南大學