[发明专利]一种超高强高韧镁合金制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金加工领域，特别涉及一种超高强高韧镁合金制备方法。

背景技术

镁合金具有非常好的阻尼性能、高温蠕变性能、尺寸稳定性和良好的冷热加工性能，在航空航天、汽车等领域中得到广泛应用。在航空航天领域，飞行器质量每减轻1g，比功率可以提高约30%，航空航天领域对镁合金的需求日益迫切；而电器产品壳体和架体要求材料具有良好的导热，减震及电磁屏蔽性能；运输行业则由于节能减排也要求运输工具的重量降低。然而现有的镁合金强度韧性不足，在高性能应用场合受到很大限制。

目前工程界将强度>500MPa的镁合金称为超高强镁合金，目前尚未有报道显示利用半连续铸造锭坯制备出强度>500MPa的超高强镁合金。在较低温度下使镁合金快速变形，可以极大地细化镁合金晶粒，提高镁合金强度，目前没有报道显示采用这种技术制备出强度超高700MPa的镁合金，这极大地限制了镁合金的大规模应用，因此探索并开发出一种制备超高强高韧镁合金的方法具有重大意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种超高强高韧镁合金制备方法。合金成分为（w%）：Gd：6-13%，Y：2-6%，Zr：0.3-0.8%，其余为Mg及不可去除的杂质元素，本发明经过大量实验探索出该成分镁合金快速温变形工艺，提供了一种制备超高强镁合金的方法：先将镁合金半连续铸造锭坯进行强力热变形，然后将热变形后的镁合金进行快速温变形，最后进行时效处理。

本发明涉及一种超高强高韧镁合金制备方法，包括以下具体步骤：

a．将镁合金半连续铸造坯料进行强力热变形，变形温度为350-450℃，变形力为5×10³-10×10³KN，变形速度为10-20mm/s，总变形量为90-99%；

b．将热变形后的镁合金进行快速温变形，变形温度为110-150℃，变形力为1-4KN，变形速度为15-24mm/s，总变形量为10-40%；

c．将快速温变形后的镁合金在140-250℃进行时效热处理，处理时间为23-38h。

所得变形态镁合金室温抗拉强度为610-647MPa，屈服强度为547-585MPa，断后伸长率为6-10%；最后在140-250℃进行时效热处理，所得时效态合金室温抗拉强度为710-749MPa，屈服强度为675-710MPa，断后伸长率为3.8-6.9%。

本发明的优点在于： 

1.   高稀土含量镁合金在较低度下变形困难，因此晶粒难以细化。本发明通过大量实验探索出镁合金在不高于150℃下的快速温变形工艺，将镁合金在110-150℃进行快速温变形，变形力为1-4KN，变形速度为15-24mm/s，总变形量为10-40%，快速温变形显著细化了镁合金组织，提高了镁合金的性能。快速温变形所得变形态镁合金室温抗拉强度为610-647MPa，屈服强度为547-585MPa，断后伸长率为6-10%；经时效热处理后，所得时效态合金室温抗拉强度为710-749MPa，屈服强度为675-710MPa，断后伸长率为3.8-6.9%。

2.   使用镁合金半连续铸造锭坯，能保证在强力热变形及后续的快速温变形中不开裂。

3.   将镁合金半连续铸造锭坯进行强力热变形，从而获得均匀、细致的完全动态再结晶组织，能保证镁合金在后续的快速温变形过程中不发生应力集中，不发生开裂。

附图说明:

图1产品宏观照片。

本发明通过调节上述参数，做了大量对比实验。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明构思前提下对本发明工艺进行改进，都属于本发明的保护范围。

具体实施方式：

实施例1：

首先将镁合金（合金成分为（w%）：Gd：8%，Y：4%，Zr：0.5%, 其余为Mg及不可去除的杂质元素）半连续铸造锭坯进行强力热变形，变形温度为420℃，变形力为8×10³KN，变形速度为18mm/s，总变形量为99%；再将强力热变形后的镁合金在进行快速温变形，变形温度为150℃，变形力为2KN，变形速度为21mm/s，总变形量为39%；快速温变形后将该合金进行时效热处理，时效工艺为：210℃/28h。根据GB/T228-2002对温加工态及时效态镁合金进行力学性能测试，结果见表1。

实施例2：