一種高強(qiáng)稀土變形鎂合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎂合金材料，特別是一種Mg-Zn-Al-Ce-Sn合金，以及這種合金材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工程金屬材料中，鎂材最顯著的特點(diǎn)是質(zhì)量輕。鎂合金具有比強(qiáng)度、比剛度高，減振性能好，抗輻射能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，是未來十分重要的金屬結(jié)構(gòu)材料和功能材料。隨著世界各國(guó)對(duì)能源和環(huán)境保護(hù)越來越重視，鎂的研宄與開發(fā)出現(xiàn)了新的局面，鎂材成為迅速崛起的新型工程材料。
[0003]Mg-Zn系合金中Zn是主要的組元，Zn在鎂中的最大固溶度是6.2%，溫度下降固溶度減小，可以熱處理強(qiáng)化。合金中的鋅具有固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化的雙重作用，當(dāng)Zn含量為5?6%時(shí)，合金強(qiáng)度達(dá)到最大。室溫下Al在Mg中的固溶度約為2%，少量的Al有固溶強(qiáng)化的作用。
[0004]稀土 Ce對(duì)鎂合金有著十分有益的影響，不僅構(gòu)成了 Mg-Re合金系，而且對(duì)Mg_Al，Mg-Zn等合金系均有著十分顯著的影響，其主要作用有:細(xì)化晶粒、凈化熔體、提高合金室溫強(qiáng)度、提尚合金力學(xué)性能的熱穩(wěn)定性、提尚合金耐蝕性能等等。
[0005]在鎂合金中添加Sn與少量的鋁結(jié)合是非常有用的，Sn能提高鎂合金的延展性，降低熱加工時(shí)的開裂傾向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種具有高強(qiáng)度的稀土變形鎂合金。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方如下:一種高強(qiáng)稀土變形鎂合金Mg-Zn-Al-Ce-Sn，按質(zhì)量百分比，其組成成分為:Zn:5?6% ；A1:1?3% -,Ce:0.3?0.7% ；Sn:0.3?0.7% ;不可避免的雜質(zhì)< 0.15% ;其余為鎂。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，鋅、鋁、鈰、錫的質(zhì)量百分比為:Zn:5.7% ；A1:2.2% ；Ce:0.60% ；Sn:0.45%
[0009]本發(fā)明的高強(qiáng)度鎂合金材料，經(jīng)鑄棒、均勻化、擠壓、固溶+時(shí)效處理，抗拉強(qiáng)度達(dá)到312-345MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到203_268MPa，延伸率達(dá)到11-19%。
[0010]本發(fā)明鎂合金材料中由于添加了稀土元素Ce，不但細(xì)化了合金的組織，改善了合金的鑄造性能，而且在后續(xù)的變形過程中阻礙再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大，細(xì)化變形組織，提高合金的力學(xué)性能。Sn能提高鎂合金的延展性，降低熱加工時(shí)的開裂傾向。因此，本發(fā)明所述的鎂合金適合擠壓成形。
[0011]同時(shí)，本發(fā)明還提供一種高強(qiáng)稀土變形鎂合金的制備方法，該方法中采用的是以上所述的鎂合金的組分、含量，包括步驟:
[0012](I)熔化:將鎂錠放在鐵制容器中熔化，熔化過程采用S02+SF6氣體保護(hù)。
[0013](2)合金化:升溫至660-670°C加入鋁、鋅，錫，升溫至740-760°C加入鈰；吹氬氣攪拌以保證合金元素的均勻分布。
[0014](3)精煉:在720-750 °C時(shí)添加精煉劑，精煉時(shí)間20min。
[0015](4)靜置降溫:精煉完成后與660-690°C下靜置40min ；；
[0016](5)半連續(xù)鑄棒:升溫至700-720 °C進(jìn)行半連續(xù)鑄棒；
[0017](6)擠壓加工:將鑄棒在330°C下保溫12小時(shí)均勻化處理后，進(jìn)行扯皮，將扯皮的鑄錠在溫度370-380 °C下進(jìn)行變形加工成制品。
[0018](7)固溶時(shí)效處理:420°C *2小時(shí)固溶處理，180°C *16小時(shí)時(shí)效處理。
[0019]本發(fā)明鎂合金材料采用常規(guī)鑄錠制備手段熔鑄，工藝簡(jiǎn)單，具有工業(yè)使用價(jià)值，使得現(xiàn)有的工業(yè)條件就能直接生產(chǎn)出高強(qiáng)變形稀土鎂合金。在普通工業(yè)化擠壓、扎制、鍛造等變形加工設(shè)備上就能變形加工，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便且成本低的優(yōu)勢(shì)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:
[0021]高強(qiáng)稀土變形鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋅5.9%，鋁3.0%，鈰0.65%，錫0.65%，余量為鎂和雜質(zhì)。高強(qiáng)稀土變形鎂合金的制備方法方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔化，熔化過程采用S02+SF6氣體保護(hù)；b、隨后升溫至665°C依次加入鋁、鋅、錫，740-760°C加入鈰；c、鎂合金熔體在735°C時(shí)添加精煉劑吹氬氣攪拌精煉20分鐘，降溫至680°C靜置40min ;d、將鎂合金熔體升溫至715°C進(jìn)行半連續(xù)鑄棒，鑄棒直徑Φ 136mm ;e、將鑄棒330°C下保溫12小時(shí)均勻化處理后，扯皮至直徑Φ 130mm，扯皮的鑄錠在溫度375°C下擠壓成直徑為Φ25πιπι的棒材。f.420°C *2小時(shí)固溶處理，180°C *16小時(shí)時(shí)效處理。采用上述工藝擠壓后獲得的棒材的時(shí)效后棒材的室溫拉伸性能為:抗拉強(qiáng)度彡312MPa，屈服強(qiáng)度彡228MPa，延伸率彡16%。
[0022]實(shí)施例2:
[0023]高強(qiáng)稀土變形鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋅5.2%，鋁1.2%，鈰0.35%,錫0.35%，余量為鎂和雜質(zhì)。高強(qiáng)稀土變形鎂合金的制備方法方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔化，熔化過程采用S02+SF6氣體保護(hù)；b、隨后升溫至665°C依次加入鋁、鋅、錫，740-760°C加入鈰；c、鎂合金熔體在738°C時(shí)添加精煉劑吹氬氣攪拌精煉20分鐘，降溫至683°C靜置40min ;d、將鎂合金熔體升溫至712°C進(jìn)行半連續(xù)鑄棒，鑄棒直徑Φ 136mm ;e、將鑄棒330°C下保溫12小時(shí)均勻化處理后，扯皮至直徑Φ 130mm，扯皮的鑄錠在溫度378°C下擠壓成直徑為Φ25πιπι的棒材。f.420°C *2小時(shí)固溶處理，180°C *16小時(shí)時(shí)效處理。采用上述工藝擠壓后獲得的棒材的時(shí)效后棒材的室溫拉伸性能為:抗拉強(qiáng)度彡305MPa，屈服強(qiáng)度彡203MPa，延伸率彡11%。
[0024]實(shí)施例3:
[0025]高強(qiáng)稀土變形鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋅5.7%，鋁2.2%，鈰0.60%，錫0.45%，余量為鎂和雜質(zhì)。高強(qiáng)稀土變形鎂合金的制備方法方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔化，熔化過程采用S02+SF6氣體保護(hù)；b、隨后升溫至665°C依次加入鋁、鋅、錫，740-760°C加入鈰；c、鎂合金熔體在732°C時(shí)添加精煉劑吹氬氣攪拌精煉20分鐘，降溫至675°C靜置40min ;d、將鎂合金熔體升溫至717°C進(jìn)行半連續(xù)鑄棒，鑄棒直徑Φ 136mm ;e、將鑄棒330°C下保溫12小時(shí)均勻化處理后，扯皮至直徑Φ 130mm，扯皮的鑄錠在溫度374°C下擠壓成直徑為Φ25πιπι的棒材。f.420°C *2小時(shí)固溶處理，180°C *16小時(shí)時(shí)效處理。采用上述工藝擠壓后獲得的棒材的時(shí)效后棒材的室溫拉伸性能為:抗拉強(qiáng)度為ob= 345MPa，屈服強(qiáng)度 σ Q 2= 268MPa，延伸率為 δ = 19%。
[0026]實(shí)施例4:
[0027]高強(qiáng)稀土變形鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋅5.5%，鋁2.0%，鈰0.45%，錫0.60%，余量為鎂和雜質(zhì)。高強(qiáng)稀土變形鎂合金的制備方法方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔化，熔化過程采用S02+SF6氣體保護(hù)；b、隨后升溫至665°C依次加入鋁、鋅、錫，740-760°C加入鈰；c、鎂合金熔體在740°C時(shí)添加精煉劑吹氬氣攪拌精煉20分鐘，降溫至675°C靜置40min ;d、將鎂合金熔體升溫至715°C進(jìn)行半連續(xù)鑄棒，鑄棒直徑Φ 136mm ;e、將鑄棒330°C下保溫12小時(shí)均勻化處理后，扯皮至直徑Φ 130mm，扯皮的鑄錠在溫度378°C下擠壓成直徑為Φ25πιπι的棒材。f.420°C *2小時(shí)固溶處理，180°C *16小時(shí)時(shí)效處理。采用上述工藝擠壓后獲得的棒材的時(shí)效后棒材的室溫拉伸性能為:抗拉強(qiáng)度為ob= 322MPa，屈服強(qiáng)度 σ Q 2= 248MPa，延伸率為 δ = 15%。
[0028]實(shí)施例5:
[0029]高強(qiáng)稀土變形鎂合金，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成:鋅5.5%，鋁2.5%，鈰0.50%,錫0.50%，余量為鎂和雜質(zhì)。高強(qiáng)稀土變形鎂合金的制備方法方法，采用如下步驟:a、將鎂錠在鐵制容器中熔化，熔化過程采用S02+SF6氣體保護(hù)；b、隨后升溫至665°C依次加入鋁、鋅、錫，740-760°C加入鈰；c、鎂合金熔體在732°C時(shí)添加精煉劑吹氬氣攪拌精煉20分鐘，降溫至685°C靜置40min ;d、將鎂合金熔體升溫至718°C進(jìn)行半連續(xù)鑄棒，鑄棒直徑Φ 136mm ;e、將鑄棒330°C下保溫12小時(shí)均勻化處理后，扯皮至直徑Φ 130mm，扯皮的鑄錠在溫度378°C下擠壓成直徑為Φ25πιπι的棒材。f.420°C *2小時(shí)固溶處理，180°C *16小時(shí)時(shí)效處理。采用上述工藝擠壓后獲得的棒材的時(shí)效后棒材的室溫拉伸性能為:抗拉強(qiáng)度為ob= 330MPa，屈服強(qiáng)度 Otl2= 242MPa，延伸率為 δ = 14%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)稀土變形鎂合金，其特征在于:包括鎂、鋅、鋁、鈰、錫，各組份的質(zhì)量百分比為:Zn:5?6%；A1:1?3%；Ce0.3?0.7%；Sn0.3?0.7%;不可避免的雜質(zhì)彡0.15%；其余為鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高塑性稀土變形鎂合金，其特征在于:鋅、鋁、鈰、錫的質(zhì)量百分比為:Zn:5.7% ；A1:2.2% ；Ce:0.60% ；Sn:0.45%。
3.一種高強(qiáng)稀土變形鎂合金的制備方法，其特征在于包括步驟: (1)熔化:將鎂錠放在鐵制容器中熔化，熔化過程采用302+3匕氣體保護(hù)； (2)合金化:升溫至660-670°C加入鋁、鋅，錫，升溫至740-760°C加入鈰，合金化過程攪拌合金熔體，以保證合金元素的均勻分布； (3)精煉:在720-750°C時(shí)添加精煉劑，精煉劑用量占爐料總量的1_2%，精煉時(shí)間15min ； (4)靜置降溫:精煉完成后與660-690°C下靜置40min; (5)半連續(xù)鑄棒:升溫至700-720°C進(jìn)行半連續(xù)鑄棒； (6)擠壓加工:將鑄棒在330°C下保溫12小時(shí)均勻化處理后，進(jìn)行扯皮，將扯皮的鑄錠在溫度370-380 °C下進(jìn)行變形加工成制品。 (7)固溶時(shí)效處理:420°C*2小時(shí)固溶處理，1800C *16小時(shí)時(shí)效處理。
【專利摘要】本發(fā)明涉及鎂合金技術(shù)，具體為一種高強(qiáng)稀土變形鎂合金及制備方法。按質(zhì)量百分比，其組成成分為：Zn：5～6％；Al：1～3％；Ce：0.3～0.7％；Sn：0.3～0.7％；不可避免的雜質(zhì)≤0.15％；其余為鎂。本發(fā)明通過添加Ce和Sn，有效提高了其性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到312-345MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到203-268MPa，延伸率達(dá)到11-19％，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便且成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C22F1-06, C22C1-06, C22C23-04
【公開號(hào)】CN104862568
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510332723
【發(fā)明人】翟海濤
【申請(qǐng)人】山西八達(dá)鎂業(yè)有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日