[发明专利]一种高强度镁合金及诱导改变析出相位向制备高强度镁合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体的说，涉及一种高强度镁合金及诱导改 变析出相位向制备高强度镁合金的方法。

背景技术

目前，可热处理强化商用镁合金如AZ系、ZK系和Mg-RE合金因其分别具 有强度较低、不可焊接、成本较高的缺点在很大程度上限制了其在航空、航天， 国防军工尤其是民用如汽车、3C等领域的应用。可热处理强化的高强ZK系镁 合金，虽然其析出相Mg₂Zn具有很好的时效强化效果，但其因含Zr而成本较高， 因Zn含量较高而具有不可焊性。而可时效强化的Mg-Sn基合金却可能不可多得 地同时具备具AZ系、ZK系和Mg-RE合金所不具备的优点如：较大的时效强化 潜力、可焊接潜力、抗蠕变潜力、低成本潜力等。Mg-Sn二元合金在共晶温度 561℃的固溶度为14.85％，而在200℃时固溶度仅有0.45wt％，由此可见Sn 在Mg中的饱和固溶度随温度下降快速减少，有利于采取时效处理，获得弥散强 化的组织，这对提高Mg-Sn系合金的性能有着重要的意义。但是Mg-Sn合金在 时效过程中虽然析出了相当数量的Mg₂Sn相，但时效强化效果并不显著，原因 是沉淀相Mg₂Sn卧躺在镁基体基面上。

第二相与基体的位向关系决定了析出相对镁合金的强化效果。沿着镁锥面或棱柱面析出的第二相，将对镁基面滑移产生阻碍作用从而提高镁合金的室温强度，而沿着镁基面(0001)析出的第二相，其强化效果则大大降低。因此，如何控制Mg₂Sn析出相与镁基体的位向关系，使得析出相沿着镁锥面或棱柱面析出，是提高Mg-Sn合金强度的重要手段之一。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的目的之一在于提供本发明一种高强度镁合 金，其具有沿着镁锥面或棱柱面析出的第二相，从而与镁基体的位向关系发生 改变，提高了镁合金强度。

本发明目的之二在于提供一种诱导改变析出相位向制备高强度镁合金的方 法，该方法通过添加合金元素Zn预先时效析出MgZn₂，因Mg₂Sn与MgZn₂具 有相同晶体结构并且晶面错配度小于6％，Mg₂Sn优先在MgZn₂上形核并长大， 而不是镁基体，进而Mg₂Sn析出相不再完全平行于基面，具有沿着镁锥面或棱 柱面析出的第二相，从而与镁基体的位向关系发生改变，提高了镁合金强度。

本发明目的之一是这样实现的：一种高强度镁合金，其关键在于由以下重 量比的组分组成：锡2.0～5.0％、锌0.5～5.0％、不可避免杂质≤0.15％、其余为镁； 并具有沿着镁锥面或棱柱面析出的Mg₂Sn析出相。

本发明目的之二是这样实现的：一种诱导改变析出相位向制备高强度镁合 金的方法，其关键在于按以下步骤进行：

a、熔炼：在SF₆+CO₂的气体保护下，按权利要求1所述的重量比将镁熔炼 至全部融化，然后按权利要求1所述的重量比将预热的锌和锡加入，溶化后搅 拌均匀并静置熔炼，去除表面浮渣，然后浇注制备铸锭；

b、合金均匀化：首先将铸锭在400℃保温3小时，消除合金的偏析组织， 再上升至合金的均匀化温度450～500℃，所有合金均在相应的均匀化温度下保温 24小时，进行车皮，将车皮的铸锭在温度为300℃下进行挤压变形加工成制品；

c、挤压棒材的热处理：先在450℃固溶处理5小时，水淬至室温；然后在 175℃下时效6～25小时，空冷至室温，其中固溶处理在一般的热处理炉中即可 进行，无需气氛保护。

优选地，上述步骤a中SF₆的体积分数为0.5～1.5％。

优选地，上述步骤a中镁的熔炼温度为720～740℃。

优选地，上述步骤a中的锌和锡的预热温度为200～350℃，其熔炼温度为 740℃。

优选地，上述步骤a中静置熔炼和浇注时的温度均为720℃，静置熔炼的时 间为10～20min。

优选地，上述步骤b中400℃升温至均匀化温度的升温速度为100℃/h。

有益效果：