[发明专利]一种超高强Mg-Gd-Y-Zr纳米梯度镁合金制备方法

说明书

本发明涉及一种超高强Mg‑Gd‑Y‑Zr纳米梯度镁合金制备方法。所述镁合金质量百分比成分为：Mg‑7~9Gd‑2.5~3.5Y‑0.2~0.45Zr，将镁合金半连续铸造锭坯进行均匀化处理后挤压成棒材，将挤压棒材进行旋锻变形，控制旋锻温度为0~350℃，控制道次变形量为5~20%，总变形量为5~60%，控制进料速度为1~5mm/min，变形过程中进料方向保持不变，制得直径3~30mm、长1000~2000mm的纳米梯度镁合金棒材，从棒材心部到边沿晶粒尺寸由30~100nm逐渐增大至1~2μm，结合后续时效热处理合金室温抗拉强度≥520MPa，屈服强度≥450MPa，断后伸长率≥8%。

技术领域

本发明属于超高强镁合金制备领域，特别涉及一种超高强纳米梯度镁合金制备方法。

背景技术

镁合金具有低密度、高比强度、高比刚度、高阻尼等优点，作为新一代轻质结构材料，其优异的减重特性对航空航天、交通运输等领域具有重要意义。然而现有镁合金力学性能偏低，难以满足航空航天等领域对于高性能材料的需求，因而提高镁合金强度与韧性是镁合金研究的重要目标。纳米梯度金属材料是近年来发展起来制备高强韧金属材料的方法，探索制备纳米梯度镁合金新技术对高强韧镁合金材料制备有重要意义。然而，目前制备纳米梯度镁合金的方法匮乏，急需开发纳米梯度镁合金制备新方法。

发明内容

本发明在于提供一种超高强Mg-Gd-Y-Zr纳米梯度镁合金制备方法。所述镁合金质量百分比成分为：Mg-7~9Gd-2.5~3.5Y-0.2~0.45Zr，先采用半连续铸造方法制取镁合金锭坯，将锭坯进行均匀化热处理后挤压成棒材，然后对挤压棒材进行旋锻变形。采用此方法制得的纳米梯度镁合金晶粒尺寸从心部到边沿逐渐增大，心部晶粒尺寸为30~100nm，边沿晶粒尺寸为1~2μm，所得纳米梯度镁合金棒材尺寸为直径3~30mm、长1000~2000mm，结合后续时效热处理合金室温抗拉强度≥520MPa，屈服强度≥450MPa，断后伸长率≥8%。

本发明超高强Mg-Gd-Y-Zr纳米梯度镁合金制备方法，包括以下具体步骤：

a．采用半连续铸造方法制取Mg-Gd-Y-Zr镁合金锭坯；

b．将镁合金锭坯进行均匀化热处理，将均匀化处理后的坯料进行挤压变形；

c．将挤压棒材进行旋锻变形，控制旋锻温度为0~350℃、道次变形量为5~20%、总变形量d．为5~60%，控制进料速度为1~5mm/min，变形过程中进料方向保持不变；

将所制得纳米梯度镁合金进行时效热处理。

所述的旋锻变形，控制旋锻温度为0~200℃。

所述的旋锻变形，控制旋锻总变形量为10~60%。

所述的旋锻变形，控制进料速度为2~5mm/min。

本发明的优点有：

1)将挤压棒材进行旋锻变形。首先，旋锻变形可实现高的静水压应力，降低镁合金的开裂倾向，提高可实现的总变形量；其次，旋锻变形可实现高的应变速率，高应变速率可提高镁合金开裂前可累积的位错密度、高密度位错诱发镁合金内部形成纳米量级亚结构、进而形成纳米晶；再次，旋锻变形可在沿棒材直径不同部位形成不同应力场，激发不同的变形机制，形成连续变化的组织，制得纳米梯度镁合金。对镁合金进行旋锻变形是获得纳米梯度组织的主要原因。