[发明专利]一种高热稳定性Mg-Gd-Y-Zr纳米镁合金制备方法

说明书

本发明涉及一种高热稳定性Mg‑Gd‑Y‑Zr纳米镁合金制备方法。所述镁合金质量百分比成分为：Mg‑7~9Gd‑2.5~3.5Y‑0.2~0.45Zr，将合金棒材进行旋锻变形制备纳米镁合金，控制旋锻温度为0~250℃，控制道次变形量为5~20%，总变形量为20~60%，控制进料速度为2~6mm/min，每道次变形后改变进料方向，旋锻过程采用油润滑，润滑剂流动速度为0.5~1.5m³/h，旋锻后将所得纳米镁合金在110~175℃退火10~20h，使得Gd、Y元素在纳米晶晶界发生偏聚，所得纳米镁合金晶界处Gd、Y元素浓度为晶内的1.2~2.5倍，该纳米镁合金的晶粒长大温度≥0.62T_m。

技术领域

本发明涉及块体纳米材料制备领域，特别涉及高热稳定性纳米镁合金制备方法。

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。纳米镁合金具有超高强度，可满足高精尖领域对高性能镁合金的需求。然而与粗晶材料相比，纳米结构材料热稳定性一般较差，甚至有些在室温就发生晶粒长大，使得纳米材料不能在较高的温度下保持良好的机械及理化性能。制备具有高热稳定性的纳米镁合金对纳米镁合金的广泛应用具有重要意义。

发明内容

本发明在于提供一种高热稳定性Mg-Gd-Y-Zr纳米镁合金制备方法。所述镁合金质量百分比成分为：Mg-7~9Gd-2.5~3.5Y-0.2~0.45Zr，将合金棒材进行旋锻变形制备纳米镁合金，控制旋锻温度为0~250℃，控制道次变形量为5~20%，总变形量为20~60%，控制进料速度为2~6mm/min，每道次变形后改变进料方向，旋锻过程采用油润滑，润滑剂流动速度为0.5~1.5m³/h，旋锻后将所得纳米镁合金在110~175℃退火10~20h，使得Gd、Y元素在纳米晶晶界发生偏聚，所得纳米镁合金晶界处Gd、Y元素浓度为晶内的1.2~2.5倍，该纳米镁合金的晶粒长大温度≥0.62T_m。

所述的旋锻变形，控制旋锻温度为0~200℃。

所述的旋锻变形，控制道次变形量为10~15%。

所述的旋锻变形，控制总变形量为30~50%。

所述的旋锻变形，控制润滑剂流动速度为1~1.5m³/h。

所述的退火处理，将旋锻所得纳米镁合金在130~150℃退火10~20h。

所述的旋锻变形，控制进料速度为2~4mm/min。

本发明的优点有：

1.旋锻变形可以产生高的应变速率，高应变速率可诱发大量位错开动并提高合金最大位错密度，位错在纳米晶晶界的累积可为稀土元素扩散提供通道。选用旋锻变形方式是实现稀土元素偏聚的关键因素。

2.变形过程中材料的温度决定了稀土元素在镁合金中的扩散速率，温度过高时稀土元素扩散过快、易导致稀土元素富集，形成块状富稀土相，块状相的形成会严重降低镁合金的力学性能。变形过程中润滑剂以及润滑剂流动速率都会影响温度，选用合适的润滑剂、控制润滑剂流速以控制材料温度也是实现稀土元素富集而不产生块状相的重要因素。

3.大量试验探索表明：控制旋锻温度为0~250℃，控制道次变形量为5~20%，总变形量为20~60%，控制进料速度为2~6mm/min，旋锻过程采用油润滑，润滑剂流动速度为0.5~1.5m³/h的变形工艺参数，才可保证在所得纳米镁合金晶粒内部形成位错链并实现稀土元素富集。旋锻后将所得纳米镁合金在120~175℃退火10~20h，可使富集的稀土元素通过位错链通道扩散至晶界处，形成偏聚，稀土元素在晶界的偏聚是得到高热稳定性纳米镁合金的关键。

具体实施方式