[发明专利]一种准晶相强化镁合金薄板带制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高性能镁合金的制造方法，具体为一种准晶相强化镁合金薄板带制造方法。

背景技术

镁合金的密度约为钢的1／4，铝的2／3，与塑料相近，具有比强度和比刚度高、热传导性好、阻尼减震性佳、机械加工性能优良、零件尺寸稳定和易回收等优点，具有优异的价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪最具发展前途的绿色工程材料”，镁合金现在已被广泛得应用于汽车、航空航天、冶金、化工、通讯、电子和体育用品等行业中，特别是自二十世纪九十年代初以来，日益紧迫的能源和环境问题极大的刺激了镁合金的发展，全球范围内对镁合金的需求呈现强劲、持续的增长趋势，尤其是镁合金热轧板带轧制变形系数大、成本低、塑性好，因此，非常适合作电子产品和家用电器的壳体、汽车覆盖件、车内面板等零部件，而且市场需求巨大，但是普通牌号的镁合金材料很难满足汽车、航空航天、轨道交通、建筑、军工等高端结构面临减轻结构重量的要求，急需开发具有高性能的镁合金材料，当镁合金材料的抗拉强度≥350Mpa，屈服强度≥250Mpa，延伸率≥10%，耐热性、腐蚀性好，即能初步满足航空航天、高铁、汽车、交通、军工和轻工业产品对轻量化材料的要求，当镁合金材料的抗拉强度≥450Mpa，屈服强度≥350Mpa，延伸率≥10-15%，耐热性、腐蚀性好，即能在高端制造的许多领域得到推广，当镁合金材料的抗拉强度≥500Mpa，屈服强度≥400Mpa，延伸率≥5-25%，耐热性、腐蚀性好，即能满足特殊装备对材料的需求，包括4倍音速的超高导弹、超高速纺织机、3N代民用飞机等设备对材料的减重要求。发展高性能和超高性能的镁合金的突破性成果正在不断出现，高性能镁合金的时代已经到来，近年来国家大力支撑镁合金深加工，镁合金深加工发展迅速，镁合金逐渐成为铝材的首选替代材料。

准晶是一种具有旋转对称性的新结构，不同于传统的晶体结构，以非周期而有序的原子结构为特征，准晶有优良的电学性、磁学性、耐热性、不粘性和耐腐蚀性，还有高硬度、低磨损、低摩擦因数的性质，准晶的界面能低，易与α-Mg基体之间形成稳定的界面结合，在高温变形过程中，准晶本身不发生粗化且可以抑制基体组织演化，室温脆性在高温下完全消失且形成类似于超塑性的极高的塑性。

准晶相增强高性能镁合金的制备方法可以分为两类：一类是通过常规铸造或快速凝固、机械合金化等非平衡工艺在镁合金内部生成一定的准晶相，以提高合金性能的内生法；另一类是在镁合金基体中加入准晶颗粒，并通过一定的工艺使准晶颗粒弥散分布在镁合金基体中从而达到强化目的的外加法；此外，准晶的形成条件还与合金成分、晶体结构类型等多种因素有关，并非所有的合金都能形成准晶，在快速凝固条件下形成准晶的镁合金中，也只发现或研究了合金成分为Mg-2%Zn-2%Y、Mg-3%Zn-7%Y、Mg- 6%Zn-3%Y、Mg-7%Zn-2%Y等几种合金，但在形成准晶的合金组织中的准晶相呈粗大状，此时，准晶增强镁合金性能并不突出，通过后续热处理、热轧、热挤压等手段来细化晶粒提高镁合金的韧性和强度有限，但要想获得显著效果，工艺很复杂，实际使用受到限制。

发明内容

本发明为了现有的合金组织中准晶相呈粗大状而导致准晶增强镁合金性能并不突出的问题，提供一种准晶相强化镁合金薄板带制造方法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种准晶相强化镁合金薄板带制造方法，包括以下步骤：

将在快速凝固条件下形成准晶相的镁合金在盐类溶剂保护下熔化、精炼，在710-730℃温度下静置保温40-60min；

静置保温后的镁合金溶液通过密封管道输入到铸轧机工作辊的辊缝，溶液激冷凝固并被轧制成含准晶弥散相的镁合金薄板带，控制铸轧机工作辊表面线速度28-36m /min，镁合金薄板带的厚度为0.5-1mm；

任选一种镁合金，将该镁合金在盐类溶剂保护下熔化、精炼，在710-730℃温度下静置保温40-60min；

按固液质量比为0.05-0.10:1的比例将含准晶弥散相的镁合金薄板带加入到镁合金液中；

混合的镁合金液通过密封管道输送到铸轧机工作辊的辊缝，溶液激冷凝固并被轧制成薄板带，控制铸轧机工作辊表面线速度28-36m /min，薄板带的厚度为0.5-1mm；

薄板带经冷轧、在330-370℃温度范围内热处理1-3h，形成弥散准晶晶粒的薄板带。