一種用于Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金中LPSO相的調(diào)控制備方法
【專利摘要】一種用于Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金中LPSO相的調(diào)控制備方法，屬于熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】。將Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金熱處理爐中溫300℃～350℃保溫15～60min，70℃熱水淬火；然后置于熱處理爐高溫480℃～520℃保溫3～8h,70℃熱水淬火；最后置于次高溫400℃～460℃保溫12～50h,70℃熱水淬火。不僅可以達(dá)到調(diào)控合金中LPSO相的體積分?jǐn)?shù)及一維尺寸，同時(shí)可以有效地消除鑄造合金中的成分偏析。經(jīng)過該調(diào)控工藝后，得到LPSO相的體積分?jǐn)?shù)為3.2～45.67％，一維尺寸范圍25～120微米，同時(shí)可以明顯消除鑄造合金中的成分偏析與粗大初生組織，明顯提高合金力學(xué)性能。
【專利說明】—種用于Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金中LPSO相的調(diào)控制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于調(diào)控Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金的LPSO相含量和一維尺寸的工藝，屬于熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金因其具有低密度，高比強(qiáng)、比剛度，高阻尼性能以及電磁屏蔽性能，被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色工程材料”，被視為在汽車輕量化領(lǐng)域取代鋼鐵材料的希望。然而，由于鎂合金缺乏有效的強(qiáng)化相及對第二相體積控制的有效控制手段，造成力學(xué)性能無法達(dá)到主要承載結(jié)構(gòu)材料的需求，應(yīng)用受到了極大的限制。
[0003]日本學(xué)者Kawamura在2001年通過快速凝固/粉末冶金的方法，制備了含有LPSO相的Mg-Zn-Y合金，具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能(Y.Kawamura, K.Hayashi, A.1noue.Mater.Trans.42 (2001) 1171-1174)。然而該制備方法由于制備過程復(fù)雜，成本高昂，而且無法大規(guī)模制備，應(yīng)用受到限制。通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在特定RE稀土鎂合金中，當(dāng)Zn/RE原子比符合一定的范圍時(shí)，會形成不同的LPSO相。然而，這種伴隨這種LPSO相的往往是粗大的Mg-RE二元相，這種連續(xù)粗大的組織與基體界面結(jié)合十分不好，同時(shí)，由于在鑄造合金無法避免的合金成分偏析，造成LPSO相分布不均勻，也無法完全發(fā)揮LPSO相對合金基體的強(qiáng)化作用。此外，大多數(shù)鎂合金都需要經(jīng)過熱變形加工后使用，LPSO相的含量與一維尺寸及分布，對后續(xù)熱變形加工中的動態(tài)再結(jié)晶機(jī)制有著重要的影響，直接關(guān)系到合金最終狀態(tài)的性能。
[0004]因此，如何消除粗大連續(xù)的初生組織，同時(shí)控制LPSO相的體積分?jǐn)?shù)以及一維尺寸，是提高此類合金的性能的關(guān)鍵所在。本發(fā)明中涉及一種新的熱處理工藝，他不同于常規(guī)的熱處理手段，而是采用一種多步熱處理工藝，其效果明顯優(yōu)于目前的普通熱處理工藝。與目前常規(guī)熱處理工藝相比，該工藝可以充分消除鑄造合金中的成分偏析，最大程度上消除鑄造合金中粗大連續(xù)的第二相，同時(shí)，可以控制合金中LPSO相的形貌與體積分?jǐn)?shù)，做到簡單有效的調(diào)控合金中LPSO相的體積分?jǐn)?shù)和一維尺寸，消除粗大初生組織，顯著提高了Mg-Gd-Er-Zn(Zr)合金的力學(xué)性能,為改善鎂及鎂合金的性能提供了一種有效的熱處理新技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種用于調(diào)控Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金的LPSO相含量和一維尺寸的熱處理工藝。
[0006]本發(fā)明的特征在于一種新的熱處理工藝、方法。該發(fā)明適用于Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金，其成分范圍為:Gd:0~18wt %，Er:0~18wt % , Gd+Er: 5~18wt % ,優(yōu)選同時(shí)含有Gd，Er的合金體系，O < Zn/(Gd+Er)原子比或摩爾比 1，Zr含量為O~0.6wt%，余量為Mg ;將滿足上述條件的鑄造合金進(jìn)行切割，第一步將合金置于熱處理爐中，中溫300°C~350°C保溫15~60min，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；然后置于熱處理爐高溫480°C~520°C保溫3~8h，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；最后置于熱處理爐次高溫400°C~460°C保溫12~50h，隨爐冷卻至350°C時(shí)，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火，得到含有LPSO相的合金樣品。
[0007]采用本發(fā)明熱處理工藝之后，消除了鑄造合金中存在的成分偏析現(xiàn)象，使合金中粗大的初生相分解，稀土元素與鋅元素均勻擴(kuò)散在基體中，降低合金層錯(cuò)能，利于后續(xù)變形熱加工時(shí)的動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。特別是經(jīng)過該熱處理工藝之后，可得層片狀LPS0，可以調(diào)控合金中LPSO相的體積分?jǐn)?shù)(3.2~45.76 % )，同時(shí)可以對LPSO相的一維尺寸進(jìn)行控制，得到一維尺寸< 50微米，50至100微米以及> 100微米的LPSO相。均勻分布的LPSO相有利于阻礙合金基面位錯(cuò)的滑移，顯著提高合金強(qiáng)度和塑性。本發(fā)明對難以控制的Mg-Gd-Er-Zn(Zr)合金的LPSO相含量和一維尺寸提供了一個(gè)全新的，便捷有效，切實(shí)可行的熱處理工藝和方法，可以有效的調(diào)控該體系合金中LPSO相的含量、一維尺寸。
[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果
[0009]1.消除了鑄造Mg-Gd-Er-Zn (Zr)合金中的成分偏析,有效改善合金的組織和性倉泛。
[0010]2.中溫保溫后，可以使LPSO相在合金基體中更加均勻的析出與生長，有利于對合金基體的強(qiáng)化。
[0011 ] 3.合金在經(jīng)過本發(fā)明所示方法熱處理之后，可以調(diào)控LPSO相的一維尺寸，以及體積分?jǐn)?shù)(范圍可達(dá)3.2~45.67% )，使其均勻分布在基體中，從而阻礙合金中基面位錯(cuò)的滑移，提高合金的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的初生相和LPSO分布形貌。
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中的初生相和LSPO分布形貌。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明書，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0015]實(shí)施例1
[0016]第一步將Mg-12Gd-2Er-lZn-0.6Zr合金置于熱處理爐中，300°C保溫30min，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；然后置于熱處理爐中480°C保溫3h，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；最后置于次高溫420°C保溫12h，隨爐冷卻至350°C時(shí)，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火，得到合金中含有初生第二相的體積分?jǐn)?shù)為5.61%，LPSO相體積分?jǐn)?shù)為6.32%，一維尺寸約50微米(附圖1)。
[0017]實(shí)施例2
[0018]第一步將Mg-12Gd-2Er-lZn-0.6Zr合金置于熱處理爐中，320°C保溫60min，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；然后置于熱處理爐中520°C保溫8h，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；最后置于次高溫460°C保溫50h，隨爐冷卻至350°C時(shí)，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火，得到合金中含有初生第二相的體積分?jǐn)?shù)為0.12%，LPS0相體積分?jǐn)?shù)為45.67%，一維尺寸為約為120微米(附圖2)。
[0019]實(shí)施例3
[0020]第一步將Mg-12Gd-2Er-lZn-0.6Zr合金置于熱處理爐中，300°C保溫60min，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；然后置于熱處理爐中500°C保溫8h，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；最后置于次高溫440°C保溫24h，隨爐冷卻至350°C時(shí)，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火，得到合金中含有初生第二相的體積分?jǐn)?shù)為0.8%, LPSO相體積分?jǐn)?shù)為18.44%，相一維尺寸約為100微米。
[0021]實(shí)施例4
[0022]第一步將Mg-8Gd-6Er-lZn-0.6Zr合金置于熱處理爐中，300°C保溫30min，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；然后置于熱處理爐中480°C保溫5h，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；最后置于次高溫420°C保溫18h，隨爐冷卻至350°C時(shí)，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火，得到合金中含有初生第二相的體積分?jǐn)?shù)為2.74%, LPSO相體積分?jǐn)?shù)為11.65%，一維尺寸約為75微米。
[0023]實(shí)施例5
[0024]第一步將Mg-8Gd-6Er-lZn-0.6Zr合金置于熱處理爐中，300°C保溫30min，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；然后置于熱處理爐中500°C保溫8h，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；最后置于次高溫460°C保溫18h，隨爐冷卻至350°C時(shí)，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火，得到合金中含有初生第二相的體積分?jǐn)?shù)為1.15%, LPSO相體積分?jǐn)?shù)為16.53%，相一維尺寸約為100微米。
【權(quán)利要求】
1.一種用于Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金中LPSO相的調(diào)控制備方法，其特征在于， 其合金成分范圍為:Gd:0~18wt%，Er:0~18wt% , Gd+Er:5~18wt% ,優(yōu)選同時(shí)含有Gd，Er的合金體系，0<Zn/(Gd+Er)原子比或摩爾比≤1，Zr含量為O~0.6wt%，余量為Mg ;將滿足上述條件的鑄造合金進(jìn)行切割，第一步將合金置于熱處理爐中，中溫300°C~350°C保溫15~60min，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；然后置于熱處理爐高溫480°C~520°C保溫3~8h，取 出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火；最后置于熱處理爐次高溫400°C~460°C保溫12~50h，隨爐冷卻至350°C時(shí)，取出后迅速置于70°C熱水中進(jìn)行淬火，得到含有LPSO相的合金樣品。
2.按照權(quán)利要求1的方法制備得到的含有LPSO相Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金。
【文檔編號】C22C23/06GK104178713SQ201410342875
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】杜文博, 溫凱, 劉軻, 王朝輝, 李淑波 申請人:北京工業(yè)大學(xué)