[发明专利]一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法

说明书

本发明公开了一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法，镁合金所含元素及其质量百分数为：钙：0.1～0.65％，锌：0.05～1.2％，其余为镁，且钙与锌的质量百分数比值≥0.4；或者为：钙：0.1～0.65％，硅：0.05～0.6％，其余为镁，且钙与硅的质量百分数比值≥0.9。通过半连续铸造方法制备镁合金锭坯，热轧或热挤压成2～20mm厚的板材并经固溶处理后，在室温进行真应变为0.01～0.07的冷变形，随后，在150～230℃进行10～120min的烘烤，水淬。相比于未经烘烤处理的镁合金，经本烘烤处理后屈服强度可提升30％以上，长时间服役条件下的疲劳、蠕变寿命可提升至少5倍。

技术领域

本发明涉及一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法，具体涉及的是一种通过烘烤快速引入析出相对位错、晶界形成钉扎，从而制备出具有高强度、长服役寿命的镁合金板材。属有色金属材料加工技术领域。

背景技术

在节能减排的大环境下，轻量化已成为制造业趋势所在，而镁合金作为最轻的金属结构材料，具有密度小、强度较好、生物相容性高等特点，使得其成为近年研发的重点并取得一定进展。目前开发的镁合金室温强度可与铝合金相媲美，但在在长时间服役下比铝合金更易发生疲劳、蠕变失效，服役寿命与铝合金之间还存在较大差距，成为限制其服役应用的主要瓶颈之一。

现有研究通过不断增加合金元素，尤其是稀土元素比例，并通过时效处理引入第二相粒子，来阻碍位错滑移、晶界迁移，以提升镁合金的抗疲劳、抗蠕变性能。这种高合金化镁合金组织在长时间服役条件下并不稳定：随着服役温度上升，析出相粗化、软化，对位错运动阻碍效果不佳；过饱和固溶体在外应力作用下还会出现无析出带的选择性分布及应力集中，这些都会引起裂纹的提前出现及加速扩展。另一方面，大量稀土元素的添加通常会使得镁合金的密度增大，且时效处理时间较长，使得生产效率降低、成本上升。需要一种简单高效、去稀土、低成本、能稳定提升抗疲劳、抗蠕变性能的组织调控工艺及方法，来改善镁合金长时间服役寿命及推广镁合金的服役应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法，该方法设计合理、操作方便、成本低、效率高、稳定改善镁合金长时间服役寿命的方法。

为了达到上述目的，本发明一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法，包括：

通过室温低应变引入位错，并利用低温短时烘烤促进析出相在位错周围迅速形核并钉扎位错，从而提升镁合金的屈服强度，延长镁合金的中低温疲劳寿命和中高温蠕变寿命，具体包括以下步骤：

A.镁合金所含元素及其质量百分数为：钙：0.1～0.65％，锌：0.05～1.2％，其余为镁，且钙与锌的质量百分数比值≥0.4；或者为：钙：0.1～0.65％，硅：0.05～0.6％，其余为镁，且钙与硅的质量百分数比值≥0.9；

B.半连续铸造方法制备镁合金锭坯，热轧或热挤压成2～20mm厚的板材并经固溶处理后，在室温进行真应变为0.01～0.07的冷变形，随后，在150～230℃进行10～120min的烘烤，水淬。

本发明一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法，所述的镁合金所含元素及其质量百分数为：钙：0.2～0.65％，锌：0.1～1％，其余为镁，且钙与锌的质量百分数比值≥0.5。

本发明一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法，所述的镁合金所含元素及其质量百分数为：钙：0.2～0.65％，硅：0.1～0.6％，其余为镁，且钙与硅的质量百分数比值≥1。

本发明一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法，所述的室温真应变为0.02～0.07，烘烤温度为150～220℃。

本发明一种利用烘烤改善镁合金长时间服役寿命的方法，所述的中低温疲劳寿命是指在室温至200℃温度范围内的疲劳寿命。