[发明专利]一种高强韧镁合金的制备方法及其板材的轧制成形工艺

说明书

一种高强韧镁合金的制备方法及其板材的轧制成形工艺，属于镁合金技术领域，本发明：一、提出一种新的高强韧镁合金的制备方法；二、针对该高强韧镁合金板材提出一种新的热变形工艺。本发明通过设计微合金化的镁锌合金，采用多道次、道次之间短时退火处理的轧制工艺来改善材料的力学性能。通过本发明，在250℃退火30min退火后镁合金抗拉强度为420MPa，屈服380MPa，延伸率为8%‑10%；在350℃退火10min后，强度为340MPa，延伸率可达32%。

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，具体涉及的是一种高强韧镁合金的制备方法及其板材的轧制成形工艺。

背景技术

镁合金是结构材料中密度最小的一种合金，在对材料密度要求很高的领域受到广泛的应用，具有比强度高、比刚度高，减震性能良好，抗电磁屏蔽性能佳、切削加工性能优异等特点。然而，镁合金虽然质轻，具有上述众多优点，其力学性能并不理想。

除此之外，目前轧制工艺中有一步轧制成形，这种轧制工艺虽然提高了效率，但是材料中存在很强的残余应力，板型不易控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高强韧镁合金的制备方法及其板材的轧制成形工艺。

本发明的设计构思为：

首先，本发明设计了一种微合金化的镁合金。主要原因是：目前Mg-Zn系镁合金是目前应用广泛的合金系之一，在镁中加入Zn元素能够起到固溶强化和时效强化的双重强化作用，能够细化晶粒，提高熔体的流动性，改善铸件的显微组织。在镁合金中添加稀土元素能够细化晶粒、净化熔体，提高镁合金的屈服强度、硬度、抗拉强度等力学性能。适当含量的Gd、Y有利于合金相的形成；添加少量的Zr在稀土镁合金中能促进镁合金的合金化，对稀土镁合金的力学性能有很大的提升，减少了产生热裂纹的倾向。然而，稀土元素成本较高，因此设计了微合金化的镁锌合金，既能达到改善力学性能的目的，又能降低成本。

除了通过对合金成分的改变外，本发明还在此基础上设计了一种新的轧制工艺，以此来提高镁合金的强度和韧性。主要原因是热轧能够改善合金的加工工艺性能，将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或者消除铸造缺陷，细化晶粒，使组织更加致密，力学性能得到改善。目前轧制工艺中有一步轧制成型，这种轧制工艺虽然提高了效率，但是材料中存在很强的残余应力，板型不易控制。本发明采用多道次、道次之间短时退火处理的轧制工艺来改善材料的力学性能。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种高强韧镁合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、原料选取：纯度为99.9%的镁块、纯度为99.9%的锌块、纯度为99.9%的钙块、镁钆中间合金、镁钇中间合金、镁钕中间合金和镁锆中间合金；根据坩埚的尺寸切取镁块，将镁块在砂轮上打磨，去除镁块表面的氧化皮，使镁块表面光洁，留待后步使用；S2、制备Mg-10Gd-2Zn-2Y-Nd中间合金：

S21、根据Mg-10Gd-2Zn-2Y-Nd中间合金中各元素的质量百分比含量称取镁块、锌块、镁钆中间合金、镁钇中间合金和镁钕中间合金，使需要制备的Mg-10Gd-2Zn-2Y-Nd中间合金中各元素组成及其质量百分比含量为：锌：1.921-2.533wt.%，钆：9.132-10.672wt. %，钇：1.921-2.533wt.%，钕：0.971-1.323 wt.%，其余为镁；

S22、用铝箔包裹步骤S21中称取的锌块、镁钆中间合金、镁钇中间合金和镁钕中间合金，然后置于马弗炉中进行预热处理，预热温度为100-130℃，预热时间为60-90min，留待后步使用；

S23、Mg-10Gd-2Zn-2Y-Nd中间合金浇铸