專利名稱：一種大尺寸塊體納米鎂合金制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料制備領(lǐng)域，特別涉及ー種大尺寸塊體納米鎂合金制備方法。
背景技術(shù)：
納米材料由于其優(yōu)異的物理性能、化學(xué)性能以及力學(xué)性能已被應(yīng)用于諸多高科技領(lǐng)域，也滲透到生活的各個(gè)方面。鎂合金是同類金屬材料中比強(qiáng)度、比剛度最高的材料之一，具有非常好的阻尼性能、高溫蠕變性能、尺寸穩(wěn)定性和良好的冷熱加工性能，在航空航天、汽車等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。因此，將納米技術(shù)應(yīng)用到制備鎂合金中將進(jìn)ー步提高鎂合金各項(xiàng)性能。目前，金屬納米材料的制備方法主要包括機(jī)械化學(xué)研磨方法、表面機(jī)械加工方法、電化學(xué)沉積法，粉末冶金法等。鎂合金則多用機(jī)械化學(xué)研磨和表面機(jī)械加工制備，但機(jī)械化學(xué)研磨和表面機(jī)械加工制備得納米鎂合金尺寸小，目前沒有報(bào)道顯示制備出大尺寸的塊體 納米鎂合金并表征其室溫抗拉力學(xué)性能，并且樣品尺寸小，難以應(yīng)用。本發(fā)明利用擠壓-快速冷鍛造的方法制備出了直徑l_4mm、長100-2000mm大尺寸的塊體納米鎂合金，進(jìn)行適當(dāng)?shù)葴貢r(shí)效，該納米鎂合金室溫抗拉強(qiáng)度為610-749MPa，屈服強(qiáng)度為547-710MPa，斷后伸長率為3. 8_10%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供ー種大尺寸塊體納米鎂合金制備方法，并制備出大尺寸塊體納米鎂合金。鎂合金質(zhì)量百分成分為Gd =6-13%, Y 2-6%, Zr :0. 3-0. 8%,其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素，先將鎂合金半連續(xù)鑄造錠坯進(jìn)行預(yù)擠壓，然后將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，形成晶粒尺寸為40-100nm的塊體納米鎂合金，所得納米鎂合金制品尺寸為直徑1-4_、長100-2000_，將部分納米鎂合金進(jìn)行時(shí)效熱處理。所得納米鎂合金室溫抗拉強(qiáng)度為610-749MPa，屈服強(qiáng)度547_710MPa，斷后伸長率為3. 8_10%。本發(fā)明大尺寸塊體納米鎂合金制備方法，包括以下具體步驟
a.將鎂合金半連續(xù)鑄造坯料進(jìn)行預(yù)擠壓，擠壓溫度為400-450°C，擠壓速度為18-20mm/s，擠壓比為 30-50 ；
b.將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，鍛造溫度為10-100°C，道次變形量為1-8%，總變形量為10-40% ；
c.將部分納米鎂合金制品進(jìn)行時(shí)效熱處理；
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
I.采用了擠壓-快速冷鍛造的塑性加工方法制備出納米鎂合金。擠壓-快速冷鍛造方法能在低溫下實(shí)現(xiàn)鎂合金的快速冷變形，從而劇烈細(xì)化鎂合金晶粒達(dá)到納米尺寸。相較于其他納米鎂合金制備方法，擠壓-快速冷鍛造方法能夠制備大尺寸塊體納米鎂合金，并且成本更低，エ藝流程簡便。本發(fā)明將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，鍛造溫度為10-100°c，道次變形量為1-8%，總變形量為10-40%，制備出了直徑l-4mm、長100-2000mm納米鎂合金制品。2. 所得納米鎂合金強(qiáng)度最高達(dá)749MPa，目前尚未有報(bào)道制備出強(qiáng)度超過700MPa的大尺寸納米鎂合金，本專利申請(qǐng)制備出了大尺寸納米鎂合金，并采用實(shí)驗(yàn)測得該納米鎂合金室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)610-749MPa。


圖I為納米鎂合金微觀組織(TEM明場像)；
圖2為納米鎂合金制品圖片。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)上述參數(shù)，做了大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說明。這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明構(gòu)思前提下對(duì)本發(fā)明エ藝進(jìn)行改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
將鎂合金半連續(xù)鑄造坯料(所述合金成分為(w%):Gd 8%, Y 4%, Zr :0. 5%,其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素)進(jìn)行預(yù)擠壓，擠壓溫度為450°C，擠壓速度為20mm/s，擠壓比50 ;將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，鍛造溫度為100°C，道次變形量為I. 6%，總變形量為39% ;最終制得平均晶粒尺寸為50nm的納米鎂合金,該納米鎂合金制品尺寸為直徑2mm,長2000mm。將部分所得納米鎂合金進(jìn)行時(shí)效熱處理，根據(jù)GB/T228-2002對(duì)納米鎂合金進(jìn)行力學(xué)性能測試，該納米鎂合金制品抗拉強(qiáng)度為時(shí)效前647MPa，時(shí)效后749MPa ;屈服強(qiáng)度為時(shí)效前585MPa，時(shí)效后710MPa ;斷后伸長率為時(shí)效前10%，時(shí)效后6. 9%。產(chǎn)品微觀組織(透射電鏡明場像)見圖la，納米鎂合金制品圖片見圖2a。實(shí)施例2:
將鎂合金半連續(xù)鑄造坯料(所述合金成分為(w%) Gd 10%, Y 6%, Zr :0. 4%,其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素)進(jìn)行預(yù)擠壓，擠壓溫度為440°C，擠壓速度為19mm/s，擠壓比45 ；將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，鍛造溫度為75°C，道次變形量為2. 9%，總變形量為30% ；最終制得平均晶粒尺寸為70nm的納米鎂合金，該納米鎂合金制品尺寸為直徑2mm，長2000mm。將部分所得納米鎂合金進(jìn)行時(shí)效熱處理，根據(jù)GB/T228-2002對(duì)納米鎂合金進(jìn)行カ學(xué)性能測試，該納米鎂合金制品抗拉強(qiáng)度為時(shí)效前634MPa，時(shí)效后739MPa ;屈服強(qiáng)度為時(shí)效前569MPa，時(shí)效后692MPa ;斷后伸長率為時(shí)效前7. 5%，時(shí)效后5. 2%。產(chǎn)品微觀組織(透射電鏡明場像)見圖lb，納米鎂合金制品圖片見圖2a。實(shí)施例3:
將鎂合金半連續(xù)鑄造坯料(所述合金成分為(w%) Gd 12%, Y 3%, Zr :0. 7%,其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素)進(jìn)行預(yù)擠壓，擠壓溫度為420°C，擠壓速度為18mm/s，擠壓比30 ；將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，鍛造溫度為60°C，道次變形量為3. 6%，總變形量為25% ；最終制得平均晶粒尺寸為90nm的納米鎂合金，該納米鎂合金制品尺寸為直徑3mm，長2000mm。將部分所得納米鎂合金進(jìn)行時(shí)效熱處理，根據(jù)GB/T228-2002對(duì)納米鎂合金進(jìn)行カ學(xué)性能測試，該納米鎂合金制品抗拉強(qiáng)度為時(shí)效前610MPa，時(shí)效后710MPa ;屈服強(qiáng)度為時(shí)效前547MPa，時(shí)效后675MPa ;斷后伸長率為時(shí)效前6%，時(shí)效后3. 8%。產(chǎn)品微觀組織(透射電鏡明場像)見圖lc，納米鎂合金制品圖片見圖2b。 ·
權(quán)利要求
1.ー種大尺寸塊體納米鎂合金制備方法，所述鎂合金質(zhì)量百分成分為Gd :6-13%, Y 2-6%，Zr 0. 3-0. 8%,其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素，其特征在于將鎂合金半連續(xù)鑄造坯料進(jìn)行預(yù)擠壓，擠壓溫度為400-450°C，擠壓速度為18-20mm/s，擠壓比30-50 ;將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，鍛造溫度為10-100°C，道次變形量為1_8%，總變形量為10-40% ;最終制得平均晶粒尺寸為40-100nm的納米鎂合金,該納米鎂合金制品尺寸為直徑長100-2000mm ;將納米鎂合金進(jìn)行力學(xué)性能測試或時(shí)效后進(jìn)行力學(xué)性能測試，室溫抗拉強(qiáng)度為610-749MPa，屈服強(qiáng)度為547_710MPa，斷后伸長率為3. 8_10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述大尺寸塊體納米鎂合金制備方法其特征在于所述納米鎂合金制品尺寸為直徑2-3mm、長100-2000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述大尺寸塊體納米鎂合金制備方法其特征在于所述納米鎂合金晶粒尺寸為40-60nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述大尺寸塊體納米鎂合金制備方法其特征在于所述納米鎂合金晶粒尺寸為61-80nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述大尺寸塊體納米鎂合金制備方法其特征在于所述納米鎂合金晶粒尺寸為81-100nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述大尺寸塊體納米鎂合金制備方法，其特征在于所述預(yù)擠壓鎂合金坯料為半連續(xù)鑄造坯料，將鎂合金錠坯進(jìn)行預(yù)擠壓變形，擠壓溫度為420-450 V，擠壓速度為18-20mm/s，擠壓比30-50。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述大尺寸塊體納米鎂合金制備方法，其特征在于將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，鍛造溫度為60-100°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述大尺寸塊體納米鎂合金制備方法，其特征在于將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，道次變形量為I. 6-3. 6%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述大尺寸塊體納米鎂合金制備方法，其特征在于將預(yù)擠壓鎂合金進(jìn)行快速冷鍛造，總變形量為25-39%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大尺寸塊體納米鎂合金制備方法。合金質(zhì)量百分成分為Gd6-13%，Y2-6%，Zr0.3-0.8%,其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素，將鎂合金坯料在400-450℃進(jìn)行預(yù)擠壓，擠壓速度為18-20mm/s，擠壓比30-50；將預(yù)擠壓鎂合金在10-100℃進(jìn)行快速冷鍛造，道次變形量為1-8%，總變形量為10-40%。制得平均晶粒尺寸為40-100nm的納米鎂合金，該納米鎂合金制品尺寸為直徑1-4mm，長100-2000mm。將納米鎂合金進(jìn)行力學(xué)性能測試或時(shí)效后進(jìn)行力學(xué)性能測試，室溫抗拉強(qiáng)度為610-749MPa，屈服強(qiáng)度為547-710MPa，斷后伸長率為3.8-10%。
文檔編號(hào)C22C23/06GK102839339SQ201210349709
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者劉楚明, 萬迎春, 唐蓓, 陳志永, 鄒利民 申請(qǐng)人:中南大學(xué), 蘇州維蘭德金屬科技有限公司