[发明专利]一种VW93M超高强纳米异构镁合金制备方法

说明书

本发明涉及一种VW93M超高强纳米异构镁合金制备方法。所述镁合金质量百分比成分为：Mg‑8.0~9.6Gd‑1.8~3.2Y‑0.3~0.7Zr‑0.02~0.5Ag‑0.02~0.3Er，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100~370℃，控制道次变形量为10~20%，总变形量为5~60%，控制进料速度为3~6mm/min，每2道次变形后改变进料方向，制得直径3~30mm、长1000~2000mm，晶粒尺寸30nm~2μm的纳米异构镁合金，结合后续热处理合金室温抗拉强度≥570MPa，屈服强度≥470MPa，断后伸长率≥6%。

技术领域

本发明属于超高强镁合金制备领域，特别涉及超高强纳米异构镁合金制备方法。

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、制备高强甚至超高强镁合金是镁合金研究的重要目标。纳米异构金属材料是近年来发展起来的金属材料有效的强化方法，可显著提高金属材料强度和韧性，探索制备纳米异构镁合金新技术对超高镁合金材料制备有重要意义。

发明内容

本发明在于提供一种VW93M超高强纳米异构镁合金制备方法。所述镁合金质量百分比成分为：Mg-8.0~9.6Gd-1.8~3.2Y-0.3~0.7Zr-0.02~0.5Ag-0.02~0.3Er，先采用半连续铸造方法制取镁合金锭坯，将镁合金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异构镁合金晶粒尺寸为30nm~2μm，所得纳米异构镁合金成品尺寸为直径3~30mm、长1000~2000mm，结合后续热处理合金室温抗拉强度≥570MPa，屈服强度≥470MPa，断后伸长率≥6%。

本发明VW93M超高强纳米异构镁合金制备方法，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．对挤压棒材进行旋锻变形，控制旋锻温度为100~370℃，控制道次变形量为10~20%，总变形量为5~60%，控制进料速度为3~6mm/min，每2道次变形后改变进料方向。

d．将所制得纳米异构镁合金进行时效热处理。

所述的旋锻变形，控制旋锻温度为100~300℃。

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4~6mm/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，制得纳米异构镁合金。

2)通过控制旋锻温度获得纳米异构组织。旋锻变形温度过高，合金流动性强，变形更容易深入，变形过程中发生再结晶而形成晶粒粗大的均匀变形组织。温度较低时，晶粒不易长大，形成纳米晶，同时低温下合金流动性不强，易形成异构组织。但是温度过低，旋锻变形的高应变速率以及变形的不均匀，易导致合金棒材心部内应力剧增，诱发开裂。通过大量试验探索表明，在100~370℃旋锻变形，高应变速率诱发局部形成晶粒尺寸约为30~100nm纳米晶，同时变形的不均匀使合金内部保存大量晶粒尺寸约为100nm~2μm的超细晶。