[发明专利]一种热挤压高强度Mg-Zn-Y-Zr合金

说明书

技术领域

本发明属于有色金属中镁合金生产领域，涉及一系列具有良好力学性能的镁合金。

背景技术

进入21世纪，资源和环境已成为人类可持续发展的首要问题。随着金属材料消耗量的急剧上升和科学技术的飞速发展，大规模生产工艺的出现和广泛使用，许多传统金属矿产资源趋于枯竭，因此，加速镁合金的应用，对保持社会可持续发展具有重要的战略意义。镁合金具有诸多优点，被誉为“21世纪绿色工程材料。”

为了镁合金应用的更加广泛，我国将镁合金的研究重点放在研究和开发高强高韧镁合金上面。就目前而言，采用常规化的制备手段开发高强度高韧的镁合金可分为三个层次，第一层次目标是发展抗拉强度超过300MPa，延伸率可达8％～15％的综合性能优良的低成本铸造镁合金，用于汽车、电子等民用行业；第二层次则是发展抗拉强度接近400MPa，延伸率可达6％～10％的更高强度的铸造镁合金，可用航天航空及军事武器等领域；第三个层次是发展抗拉强度在350～500MPa，延伸率可达6％～10％的高强度变形镁合金，可用于更加广泛的领域。高强度镁合金主要包括Mg-Al、Mg-Zn和Mg-RE(RE为稀土元素)三个合金系。由于变形镁合金的性能远优于铸造镁合金的性能，同时变形镁合金可以满足不同场合结构件的使用要求，而且变形镁合金的产品用量比铸造镁合金的用量小，因此，开发变形镁合金是长远趋势。我们列举了目前典型变形镁合金材料的成分和性能，如表1所示。

表1 典型商用变形镁合金材料的成分和性能

发明内容

本发明的目的是提供一类具有良好力学性能的变形镁合金材料。

一种热挤压高强度Mg-Zn-Y-Zr合金，化学成分(原子百分比)为：Mg_99.5-x(Y_0.67Zn_0.33)_xZr_0.5，其中7.5≤X≤12.5。

在本发明所提出的镁合金材料，具有良好的力学性能，其具体性能与现在典型镁变形材料对比实施列表。

本发明的优点是：

1、本镁合金材料采用熔剂保护法冶炼，该种方法使用的最早也最广泛，具有工业使用价值，打破了高性能镁合金制备工艺复杂、制备条件苛刻的限制，使得现有的工业条件就能直接生产出高性能镁合金。

2、在没有进行精炼、低挤压比(λ＝11)、未经过任何热处理的情况下，该材料的强度明显高于目前典型变形镁合金的强度。

3、本镁合金材料属于高镁合金，在保持良好力学性能的前提下，保证了合金的低密度(ρ＝1.87g/cm³)和原材料的低成本。

附图说明

图1是变形镁合金的等温挤压的挤压力与坯料挤出长度的关系曲线。(挤压速率为1mm/min)。横坐标为坯料挤出长度；纵坐标为挤压力。

图2是变形镁合金的X-射线衍射谱。横坐标为2θ角度；纵坐标为衍射强度(任意单位)。

图3是Mg_99.5-x(Y_0.67Zn_0.33)_xZr_0.5，其中X＝10的铸态镁合金组织照片

图4是Mg_99.5-x(Y_0.67Zn_0.33)_xZr_0.5，(X＝10)变形镁合金的截面组织照片。

图5是Mg_99.5-x(Y_0.67Zn_0.33)_xZr_0.5，(X＝10)变形镁合金的侧面组织照片。

图6是Mg_99.5-x(Y_0.67Zn_0.33)_xZr_0.5，(X＝10)变形镁合金的拉伸应力-应变曲线。(拉伸速率为6mm/min)横坐标为应变；纵坐标为应力。

图7是Mg_99.5-x(Y_0.67Zn_0.33)_xZr_0.5，(X＝10)变形镁合金的拉伸断口形貌(扫描电镜照片)。

具体实施方式