[发明专利]一种细化晶粒镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种细化晶粒镁合金及其制备方法。该细化晶粒镁合金的各组分及其质量百分比为锡Sn 0.3‑0.7wt.％，稀土钇Y 0.1‑0.5wt.％，余量为Mg。制备方法包括熔炼、均匀化和热挤压。通过微合金化工艺实现在热挤压动态再结晶过程中Sn₃Y₅相作为异质形核核心促进晶粒明显细化，使晶粒细化至4μm，细化率达到75％，同时，抗拉强度和延伸率分别提高21％和191％，达到强韧化的效果，在低成本的前提下大大提高了镁合金力学性能。

技术领域

本发明主要涉及镁合金技术领域，特别涉及一种细化晶粒镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金由于其低密度，高比强度比刚度和易回收等优点，被誉为“21世纪绿色工程材料”，并受到广泛关注。镁合金作为最轻的金属结构材料，在航空航天，交通汽车等领域具有广阔的应用前景。其中，Mg-Sn合金由于其较好的抗蠕变性和析出强化效应进一步扩大了镁合金应用范围。然而，Mg-Sn合金中Sn元素生长抑制因子较小，不利于阻碍晶粒长大，导致晶粒粗化，继而引起力学性能下降。

发明内容

本发明目的在于提供一种改善目前Mg-Sn合金晶粒粗化的问题，提供一种细化晶粒镁合金及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种细化晶粒镁合金，各组分及其质量百分比为锡Sn 0.3-0.7wt.％，稀土钇Y0.1-0.5wt.％，余量为镁Mg。

在进一步优化的方案中，锡Sn 0.5wt.％，稀土钇Y 0.3wt.％。在此配比下更能有利于Sn₃Y₅相的形成，继而促使Sn₃Y₅相与α-Mg基体间更好地匹配，更有利于热挤压过程中Sn₃Y₅作为异质形核核心，从而增加形核率，促进动态再结晶，实现晶粒细化。

上述细化晶粒镁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料:原料为99.9wt.％工业纯镁Mg，99.99wt.％纯锡Sn，以及Mg-18wt.％Y中间合金形式加入Y，按质量百分比进行配料；

(2)熔炼：钢刷打磨去除原材料表层氧化皮，将原料、坩埚及金属模具等工具在150-200℃的预热炉进行烘干。随后将纯镁锭放置井式电阻炉内坩埚中，并通入90vol.％CO₂和10vol.％SF₆混合保护气。将电阻炉升温至720-730℃，使镁锭完全熔化，按照合金比例依次加入纯Sn和Mg-18Y中间合金，待合金完全熔化后进行搅拌使合金元素分布均匀，再静置10-15min；

(3)浇注：将电阻炉断电，捞渣，待温度降至700-710℃并进行浇注；

(4)热处理：将铸造样品在400-410℃进行8-10h的均匀化热处理，并空冷至室温；

(5)热挤压：在400-410℃进行热挤压，得到所述细化晶粒镁合金。

进一步地，在步骤(5)中，挤压速度为3mm/min，挤压比为27。不同挤压条件下制得的镁合金抗拉强度略有区别，根据实验对比，此条件下得到的镁合金性能更强。

本发明优点及有益效果：

本发明从微合金化的角度出发，实现Mg-Sn-Y合金中Sn₃Y₅相的形成，并通过热挤压变形，实现含Sn₃Y₅相的合金晶粒明显细化，细化率达到75％，同时，抗拉强度和延伸率分别提高21％和191％，达到强韧化的效果。

附图说明