專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鎂合金，尤其涉及一種具有高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金。
背景技術(shù)：
：鎂合金的密度小，比強(qiáng)度和比剛度高，是目前工業(yè)應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用在航空航天、汽車(chē)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的結(jié)構(gòu)件上，可以明顯減輕重量、節(jié)省燃油消耗。但是，鎂的絕對(duì)強(qiáng)度低、塑性變形能力差，制約了鎂合金在結(jié)構(gòu)件上的規(guī)模應(yīng)用。金屬材料的屈強(qiáng)比即屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比值。對(duì)于多數(shù)工程結(jié)構(gòu)用的延性材料，當(dāng)受力大于屈服強(qiáng)度后，由于會(huì)出現(xiàn)較大的塑性變形，已不能滿足使用要求，因此屈服強(qiáng)度是實(shí)際工程應(yīng)用中衡量材料是否滿足使用要求強(qiáng)度的依據(jù)。提高屈強(qiáng)比，可以增加材料的使用應(yīng)力，挖掘材料的潛力。目前商用變形鎂合金系主要有Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Mn系，典型牌號(hào)分別為AZ31、ZK60和MB8。AZ31和MB8具有中等強(qiáng)度和較好的塑性，ZK60為高強(qiáng)度鎂合金，但塑性相對(duì)較低。為了提高鎂合金的強(qiáng)度，雖然已開(kāi)發(fā)了若干新型合金，或?qū)υ泻辖疬M(jìn)行微合金化改性，但往往只提高了材料的抗拉強(qiáng)度，降低了屈強(qiáng)比，同時(shí)損害了材料的塑韌性。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金。本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金，其特征在于所述鎂合金由鎂、鋅、鋯和稀土組成，其組分的重量百分比為鋅1.0%~2.0%、鋯0.1%~0.6%、稀土0.1%~0.8%，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。所述稀土為鉺。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明中添加稀土元素鉺，鉺與合金中的雜質(zhì)元素結(jié)合形成含鉺化合物從基體中析出，有效凈化了鎂合金基體，提高了材料的塑韌性。2、本發(fā)明中添加稀土元素鉺，鉺與合金中的雜質(zhì)元素結(jié)合形成細(xì)小含鉺析出相，均勻彌散分布于鎂基體中，這些粒子在熱軋、熱擠壓等熱變形過(guò)程中能夠有效促進(jìn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、阻礙再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，從而得到細(xì)小的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒，明顯提高材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)又可以有效改善材料的塑韌性。3、本發(fā)明中添加稀土元素鉺，鉺與合金中的雜質(zhì)元素結(jié)合形成細(xì)小含鉺析出相，起到析出強(qiáng)化作用。4、本發(fā)明中鋅起固溶強(qiáng)化作用，其含量控制在1.0%~2.0%為宜，鋅含量過(guò)低，合金強(qiáng)度不足，鋅含量超過(guò)2%，雖然可以進(jìn)一步提高其抗拉強(qiáng)度，但是同時(shí)降低材料塑性，降低屈強(qiáng)比。5、本發(fā)明的變形鎂合金兼有高的屈強(qiáng)比和優(yōu)良的塑性，在屈服強(qiáng)度不低于傳統(tǒng)商用高強(qiáng)度變形鎂合金ZK60的同時(shí)，使其塑性大大提高，充分挖掘了材料的使用潛力。6、合金軋制態(tài)下室溫抗拉強(qiáng)度285290MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)270MPa，屈強(qiáng)比大于0.9，延伸率高達(dá)16%以上。圖1是本發(fā)明合金鑄錠退火態(tài)組織的典型掃描電子顯微鏡照片；圖2是本發(fā)明熱軋2.0mm軋制態(tài)板材的典型金相顯微組織照片；圖3是本發(fā)明冷軋1.5mm軋制態(tài)板材的典型金相顯微組織照片。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1:一種高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.5%、鋯0.1%、鉺0.4%，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例2:—種高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.8%、鋯0.6%、鉺0.7%，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例3:—種高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.5%、鋯0.4%、鉺0.2%，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金可以采用以下制備工藝來(lái)制取(1)按照上述成分配制合金，原材料為工業(yè)純鎂錠、工業(yè)純鋅、Mg-31%Zr中間合金和Mg-27。/。Er稀土中間合金在電阻坩堝爐中加入工業(yè)純鎂，加熱熔煉，并通入SF6和C02混合氣體保護(hù)；(2)待鎂錠熔化后，加入鎂鋯、鎂鉺中間合金，最后加入鋅錠，并繼續(xù)通保護(hù)氣體；(3)待合金元素全部溶解后，在70(TC下保溫10分鐘，用工具攪拌合金液使成分均勻，以后每隔五分鐘攪拌一次，共三次；(4)撈去表面浮渣，將熔體升溫至75(TC，靜置30分鐘，然后降溫至680°C，在保護(hù)氣氛下進(jìn)行金屬模澆注；(5)將澆注獲得的鑄錠在410°C均勻化處理8小時(shí)，然后進(jìn)行軋制。軋制前鑄錠在400°C預(yù)熱15分鐘，熱軋道次壓下量控制在10~15%左右。熱軋過(guò)程中若板坯溫度低于260°C，則將板坯回爐退火，退火溫度與預(yù)熱溫度相同，加熱時(shí)間510分鐘。熱終軋厚度2.0mm。隨后進(jìn)行5個(gè)道次的冷軋至1.5mm，最后一個(gè)道次冷軋前進(jìn)行40CTCX10min的中間退火。本發(fā)明實(shí)施例1~3冷軋態(tài)1.5mm板材的室溫力學(xué)性能如表1所示。為便于比較，表1中同時(shí)給出了AZ31和ZK60的力學(xué)性能數(shù)據(jù)。表1合金的力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表1可以看出，本發(fā)明(實(shí)施例1~3)的合金具有比商用高強(qiáng)度變形鎂合金ZK60更高的屈服強(qiáng)度，而且具有良好的塑性，延伸率優(yōu)于AZ31合金，屈強(qiáng)比比ZK60和AZ31均有明顯提高。這顯示了本發(fā)明(實(shí)施例1~3)的合金具有很高的屈強(qiáng)比和良好的塑性。掃描電鏡顯微組織形貌顯示，合金鑄錠組織中有大量細(xì)小彌散第二相粒子，如圖1所示。能譜分析表明這些粒子是稀土鉺與合金中的雜質(zhì)元素、鎂以及合金液中巻入的氧等結(jié)合形成的化合物，這些化合物的析出有效凈化了鎂合金基體，使材料的塑韌性明顯提高，同時(shí)也起到析出強(qiáng)化作用，從而提高材料的屈服強(qiáng)度，提高了屈強(qiáng)比。另外，這些細(xì)小含鉺彌散第二相粒子在熱處理、熱軋和熱擠壓等熱機(jī)械處理過(guò)程中不聚集、不粗化，能夠有效促進(jìn)熱變形過(guò)程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、阻礙再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，從而細(xì)化動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒，圖2和圖3分別是2.0mm熱終軋態(tài)和1.5mm冷軋態(tài)板材的典型金相顯微組織照片，照片顯示合金晶粒顯著細(xì)化。晶粒細(xì)化既明顯提高了材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)又有效改善材料的塑韌性。本發(fā)明的變形鎂合金兼有高的屈強(qiáng)比和優(yōu)良的塑性，在屈服強(qiáng)度不低于傳統(tǒng)商用高強(qiáng)度變形鎂合金ZK60的同時(shí)，使其塑性大大提高，充分挖掘了材料的使用潛力。權(quán)利要求1、一種高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金，其特征在于所述變形鎂合金由鎂、鋅、鋯和稀土組成，其組分的重量百分比為鋅1.0％～2.0％、鋯0.1％～0.6％、稀土0.1％～0.8％，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形鎂合金，其特征在于所述稀土為鉺。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變形鎂合金，其特征在于所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.5%、鋯0.1%、鉺0.4%，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變形鎂合金，其特征在于所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.8%、鋯0.6%、鉺0.7%，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變形鎂合金，其特征在于所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.5%、鋯0.4%、鉺0.2%，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。全文摘要本發(fā)明提供了一種具有高屈強(qiáng)比和高塑性的變形鎂合金，該合金各組份的重量百分比為鋅1.0％～2.0％、鋯0.1％～0.6％、稀土鉺0.1％～0.8％，其余為鎂和不可避免的雜質(zhì)。鉺與合金中的雜質(zhì)元素、鎂以及合金液中卷入的氧等結(jié)合形成細(xì)小彌散析出相，有效凈化合金，并促進(jìn)熱變形過(guò)程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、阻礙再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大。鋅在合金中起固溶強(qiáng)化作用。本發(fā)明的變形鎂合金不僅具有高的屈強(qiáng)比，而且具有優(yōu)良的塑性，在屈服強(qiáng)度不低于傳統(tǒng)商用高強(qiáng)度變形鎂合金ZK60的同時(shí)，大大提高了鎂合金的塑性，充分挖掘了材料的使用潛力。文檔編號(hào)C22C23/00GK101250655SQ20081006946公開(kāi)日2008年8月27日申請(qǐng)日期2008年3月12日優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日發(fā)明者靜張,潘復(fù)生申請(qǐng)人:重慶大學(xué)