一種準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金及其制備方法
【專利摘要】一種準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金及其制備方法，屬于工業(yè)用鎂合金及其制造領(lǐng)域。本發(fā)明合金組分及質(zhì)量百分比為：6.0-16％Zn、1.4-3.6％Y、0.1-0.5％Ho、0.1-0.5％Er、0.05-1.2％Mn、0.02-1.6％Ti、0.05-1.8％Zr，其余為Mg。本合金具有較好的綜合力學(xué)性能，即較高的拉伸強(qiáng)度和較高的延伸率，尤其具有較高的屈服強(qiáng)度。
【專利說明】一種準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)用高強(qiáng)度高韌鎂合金及其制造領(lǐng)域，尤其涉及一種準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂合金及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金作為最輕量化的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時兼具有比強(qiáng)度高、降噪減振好、電磁屏蔽性好、易于回收等優(yōu)點(diǎn)，在交通車輛、航空航天、電子通訊、國防科技等領(lǐng)域中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。特別是隨著對交通運(yùn)輸裝備的輕量化、節(jié)能、環(huán)保和生態(tài)環(huán)境等要求的日益提高，鎂合金在交通運(yùn)輸裝備領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越受到重視。然而，鎂合金自身具有的缺點(diǎn)，如強(qiáng)度較低、韌性較差等問題，限制了鎂合金的工業(yè)化廣泛應(yīng)用。因此，要進(jìn)一步擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍，滿足其在高【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用，必須提高鎂合金的綜合性能。
[0003]準(zhǔn)晶因其獨(dú)特的原子排列結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的機(jī)械和物理性能，如高強(qiáng)度、低摩擦系數(shù)、抗氧化、耐腐蝕等，將其作為增強(qiáng)相引入到鎂合金中可提高鎂合金的綜合性能，為新型鎂合金的開發(fā)和實際應(yīng)用提供了一條新途徑。近年來，關(guān)于Mg-Zn-RE三元系準(zhǔn)晶合金已成為研究熱點(diǎn)，各國學(xué)者對Mg-Zn-RE三元系準(zhǔn)合金的成分設(shè)計、制備方法及力學(xué)性能、物理性能等開展了大量的研究工作。但目前大量的研究集中于Mg-Zn-RE系準(zhǔn)晶強(qiáng)化的三元系鎂合金，且偶見有Mg-Zn-RE-Mn和Mg-Zn-RE-Zr等四元系準(zhǔn)晶增強(qiáng)鎂合金，而關(guān)于Mg-Zn-RE系準(zhǔn)晶強(qiáng)化的多元鎂合金，目前國內(nèi)外還未見有報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)背景，提供一種新的具有良好綜合力學(xué)性能的準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金及其制備方法。
[0005]一種準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金，其特征在于:
[0006]化學(xué)組成為Mg、Zn、Y、Mn、Cu、T1、Zr元素,各組成元素的質(zhì)量百分含量分別為:6.0-16 % Zn、1.4-3.6 % Y,0.1-0.5 % Ho,0.1-0.5 % Er,0.05-1.2 % Mn,0.02-1.6 % T1、0.05-1.8% Zr，其余為 Mg。
[0007]所述的準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金的制備方法，包括下述步驟:
[0008](I)澆注鎂合金鑄錠:將純Mg按設(shè)計成分比例置于坩堝中加熱，從350°C開始通入C02+SF6混合保護(hù)氣體，待純鎂全部融化后，分別將純Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn> Mg-Cu> Mg-T1、Mg-Zr中間合金按設(shè)計成分比例置于純鎂熔體中，當(dāng)合金熔體升高至740-780°C時，攪拌2-5min，隨后精煉并靜置5_10min，在710_740°C澆注成合金鑄錠。
[0009](2)熱擠壓:將上述合金鑄錠在360_450°C下均勻化退火8_24h后，進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度為330-420°C，擠壓比為20-85。
[0010](3)時效:將上述擠壓合金在170-200°c時效10_24h。
[0011]本發(fā)明首先通過調(diào)整合金成分采用普通凝固方法制備出原位準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金鑄錠，然后進(jìn)行均勻化退火和熱擠壓，最后進(jìn)行人工時效，制備出具有優(yōu)良綜合力學(xué)性能準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金。
[0012]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、所述的準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元合金微觀組織中含有細(xì)小的準(zhǔn)晶增強(qiáng)相，其與基體具有良好的界面結(jié)合強(qiáng)度，且兼有多種微量合金元素的綜合作用，可顯著提高其綜合力學(xué)性能。
[0014]2、所述的準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元合金具有較好的綜合力學(xué)性能，即較高的拉伸強(qiáng)度和較高的延伸率，尤其具有較高的屈服強(qiáng)度(如，目前商業(yè)廣泛應(yīng)用的八2313280、21(60等鎂合金屈服強(qiáng)度均低于250-300MPa ;而本發(fā)明合金的屈服強(qiáng)度均高于345MPa)。

【具體實施方式】
[0015]實施例1
[0016]合金成分(質(zhì)量百分比):6.69% Zn, 1.46% Y,0.14% Ho,0.12% Er,0.08% Mn,0.06% Ti,0.23% Zr，其余為鎂。
[0017]將純Mg置于坩堝中加熱，從350°C開始通入C02+SF6混合保護(hù)氣體，待純鎂全部融化后，分別將純Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-T1、Mg-Zr中間合金按設(shè)計成分比例置于純鎂熔體中，當(dāng)合金熔體升高至760°C時，攪拌3min，隨后精煉并靜置10分鐘，在720°C澆注成合金鑄錠。將合金鑄錠在390°C下均勻化退火16h后，進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度為360°C，擠壓比為81。
[0018]將擠壓合金在180°C時效16h，試驗測得所得合金的抗拉強(qiáng)度為395MPa，屈服強(qiáng)度為353MPa，延伸率為24.2%0
[0019]將擠壓合金在180°C時效20h，試驗測得所得合金的抗拉強(qiáng)度為388MPa，屈服強(qiáng)度為342MPa，延伸率為26.3%?
[0020]實施例2
[0021]合金成分(質(zhì)量百分比):11.42% Zn, 3.13% Y,0.32% Ho,0.26% Er,0.11% Mn,0.09% Ti,0.34% Zr，其余為鎂。
[0022]將純Mg置于坩堝中加熱，從350°C開始通入C02+SF6混合保護(hù)氣體，待純鎂全部融化后，分別將純Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-T1、Mg-Zr中間合金按設(shè)計成分比例置于純鎂熔體中，當(dāng)合金熔體升高至760°C時，攪拌3min，隨后精煉并靜置10分鐘，在720°C澆注成合金鑄錠。將合金鑄錠在390°C下均勻化退火16h后，進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度為360°C，擠壓比為81。
[0023]將擠壓合金在175°C時效16h，試驗測得所得合金的抗拉強(qiáng)度為413MPa，屈服強(qiáng)度為348MPa,延伸率為19.4% ?
[0024]實施例3
[0025]合金成分(質(zhì)量百分比):6.82% Zn, 1.38% Y,0.13% Ho,0.12% Er,0.12% Mn,
0.08% Ti,0.48% Zr，其余為鎂。
[0026]將純Mg置于坩堝中加熱，從350°C開始通入C02+SF6混合保護(hù)氣體，待純鎂全部融化后，分別將純Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-T1、Mg-Zr中間合金按設(shè)計成分比例置于純鎂熔體中，當(dāng)合金熔體升高至760°C時，攪拌3min，隨后精煉并靜置10分鐘，在720°C澆注成合金鑄錠。將合金鑄錠在390°C下均勻化退火16h后，進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度為360°C，擠壓比為81。
[0027]將擠壓合金在180°C時效16h，試驗測得所得合金的抗拉強(qiáng)度為406MPa，屈服強(qiáng)度為358MPa,延伸率為23.8%。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金，其特征在于: 化學(xué)組成為Mg、Zn、Y、Mn、Cu、T1、Zr元素，各組成元素的質(zhì)量百分含量分別為:6.0-16 % Zn、1.4-3.6 % Y,0.1-0.5 % Ho,0.1-0.5 % Er,0.05-1.2 % Mn,0.02-1.6 % T1、0.05-1.8% Zr，其余為 Mg。
2.一種如權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)晶增強(qiáng)多元鎂合金的制備方法，包括下述步驟: (1)澆注鎂合金鑄錠:將純Mg按設(shè)計成分比例置于坩堝中加熱，從350°C開始通入C02+SF6混合保護(hù)氣體，待純鎂全部融化后，分別將純Zn及Mg-Y、Mg-Ho、Mg-Er、Mg-Mn、Mg-Cu > Mg-T 1、Mg-Zr中間合金按設(shè)計成分比例置于純鎂熔體中，當(dāng)合金熔體升高至740-780°C時，攪拌2-5min，隨后精煉并靜置5_10min，在710_740°C澆注成合金鑄錠。 (2)熱擠壓:將上述合金鑄錠在360-450°C下均勻化退火8-24h后，進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度為330-420°C，擠壓比為20-85。 (3)時效:將上述擠壓合金在170-200°C時效10-24h。
【文檔編號】C22C23/04GK104372224SQ201410559437
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】張英波, 李彬 申請人:西南交通大學(xué)