本發(fā)明屬于有色金屬中鎂合金生產(chǎn)
技術領域：
，具體涉及一種高強度高塑性鎂鋅錳釔合金的制備方法。
背景技術：
：鎂合金作為最輕的商用金屬結構材料，常規(guī)鎂合金比鋁合金輕30-50％，比鋼鐵輕70％以上，可大大減輕結構件重量。鎂合金綜合性能優(yōu)異，特別適用于輕質(zhì)結構件，但是鎂合金自身強度低和塑性低的特點限制了其作為結構材料的應用范圍。目前，通常采用在鎂合金中添加合金元素或對鎂合金進行塑性變形處理以提高鎂合金的強度及塑性。其中，向鎂合金中添加稀土元素是一種比較有效的提高強度的方法，但是稀土元素添加過少強化效果不突出，添加過多則會大幅提升合金使用成本，同時，也會在合金中形成大塊化合物，嚴重降低合金的塑性。再加上常規(guī)的塑性變形工藝并不能獲得足夠高強度和塑性的鎂合金，大塑性變形工藝對設備要求很高，也會在一定程度上限制鎂合金的應用。因此，急需一種工藝簡單，同時提高合金的力學強度和塑性的制備工藝。技術實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高強度高塑性鎂鋅錳釔合金的制備方法。為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：1、一種高強度高塑性鎂鋅錳釔合金的制備方法，包括如下步驟：(1)熔煉：將鎂錠和鎂錳中間合金一起在690-710℃下熔化后，再加入鋅錠和鎂釔中間合金，20-30min后，通入氬氣，通氣時間為10-20min，最后將合金熔體經(jīng)除渣后靜置至雜質(zhì)沉降，在675-685℃下半連續(xù)鑄造，制得半連續(xù)鑄錠；(2)擠壓處理：將步驟(1)中制備的半連續(xù)鑄錠經(jīng)過6-12h升溫到500℃后保溫12-16小時，然后冷卻至25-30℃，進行車皮，最后將車皮后的鑄錠按擠壓比16-30在400-450℃下擠壓成型，制得鎂鋅錳釔合金。進一步，所述擠壓處理：將步驟(1)中制備的半連續(xù)鑄錠經(jīng)過8-12h升溫到500℃后保溫12-14小時，然后冷卻至25-30℃，進行車皮，最后將車皮后的鑄錠按擠壓比20-25在430-450℃下擠壓成型，制得鎂鋅錳釔合金。進一步，步驟(2)中，所述擠壓成型前還包括預熱處理，所述預熱時間為1-1.5h。進一步，步驟(2)中，所述鎂鋅錳釔合金按質(zhì)量百分比計，包括如下組分：Zn：0.8-2.5％；Mn：0.5-1.5％；Y:0.8-2.2％；不可避免雜質(zhì)≤0.15％；其余為鎂。進一步，步驟(2)中，所述鎂鋅錳釔合金按質(zhì)量百分比計，包括如下組分：Zn：1.5-2.2％；Mn：0.8-1.2％；Y:0.8-1.8％；不可避免雜質(zhì)≤0.15％；其余為鎂。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種高強度高塑性鎂鋅錳釔合金的制備方法，該方法中在擠壓前將半連續(xù)鑄錠進行均勻化處理，即半連續(xù)鑄錠經(jīng)過6-12h升溫到500℃后保溫12-16小時，這樣可以盡可能的消除鑄錠的偏析，若均勻化溫度過高，合金則存在過燒風險，均勻化處理溫度過低則不能有效消除鑄錠宏觀偏析，從而降低合金力學性能。在此均勻化溫度下，鑄態(tài)合金中的存在的大塊X相和W相的大部分將重新溶入合金基體中，有效消除合金宏觀偏析；融入基體的Y元素在擠壓過程中會重新析出一部分的含Y準晶相，配合上16-30的擠壓比，鑄態(tài)合金中預存在的含Y相和擠壓過程析出的含Y相在擠壓過程中被擠壓剪切成更加細小相，這些細小相在擠壓處理過程中能夠釘扎晶界，阻礙晶粒長大，得到細小的擠壓組織，不僅能提高合金的力學性能，同時還能提高合金的塑性；在變形過程中這些細小的準晶相也能釘扎位錯運動，提高合金的力學性能。而過高的擠壓比不僅增加能耗而且對設備要求也更高，過低的擠壓比則不能有效地碎化合金中的含Y準晶相，無法得到優(yōu)秀的綜合力學性能。本方法可以同時提高合金的力學性能和塑性，有效地擴大了鎂合金的使用范圍，可以替代部分含鋯和含稀土鎂合金材料，應用于航空航天、軍事、工業(yè)等領域。附圖說明為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：圖1為實施例1所得鎂合金微觀組織掃描圖；圖2為實施例2所得鎂合金微觀組織掃描圖；圖3為實施例3所得鎂合金微觀組織掃描圖。具體實施方式下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。實施例1按如下方法制備鎂鋅錳釔合金(1)熔煉：將鎂錠和鎂錳中間合金一起在690℃下熔化后，再加入鋅錠和鎂釔中間合金，30min后，通入氬氣，通氣時間為10min，最后將合金熔體經(jīng)除渣后靜置至雜質(zhì)沉降，在680℃下半連續(xù)鑄造，制得半連續(xù)鑄錠；(2)擠壓處理：將步驟(1)中制備的半連續(xù)鑄錠經(jīng)過12h升溫到500℃后保溫14h，然后冷卻至25℃，進行車皮，最后將車皮后的鑄錠預熱1h后，按擠壓比30在400℃下擠壓成型，制得鎂鋅錳釔合金，按質(zhì)量百分比計，制得的鎂鋅錳釔合金包括如下組分：Zn：2.2％、Mn：0.5％、不可避免雜質(zhì)≤0.15％、其余為鎂。實施例2按如下方法制備鎂鋅錳釔合金(1)熔煉：將鎂錠和鎂錳中間合金一起在710℃下熔化后，再加入鋅錠和鎂釔中間合金，25min后，通入氬氣，通氣時間為15min，最后將合金熔體經(jīng)除渣后靜置至雜質(zhì)沉降，在685℃下半連續(xù)鑄造，制得半連續(xù)鑄錠；(2)擠壓處理：將步驟(1)中制備的半連續(xù)鑄錠經(jīng)過6h升溫到500℃后保溫16h，然后冷卻至30℃，進行車皮，最后將車皮后的鑄錠預熱1h后，按擠壓比16在430℃下擠壓成型，制得鎂鋅錳釔合金，按質(zhì)量百分比計，制得的鎂鋅錳釔合金包括如下組分：Zn：2.5％、Mn：1.2％、Y：0.8％、不可避免雜質(zhì)≤0.15％、其余為鎂。實施例3按如下方法制備鎂鋅錳釔合金(1)熔煉：將鎂錠和鎂錳中間合金一起在700℃下熔化后，再加入鋅錠和鎂釔中間合金，20min后，通入氬氣，通氣時間為20min，最后將合金熔體經(jīng)除渣后靜置至雜質(zhì)沉降，在675℃下半連續(xù)鑄造，制得半連續(xù)鑄錠；(2)擠壓處理：將步驟(1)中制備的半連續(xù)鑄錠經(jīng)過9h升溫到500℃后保溫12h，然后冷卻至30℃，進行車皮，最后將車皮后的鑄錠預熱1.5h后，按擠壓比25在450℃下擠壓成型，制得鎂鋅錳釔合金，按質(zhì)量百分比計，制得的鎂鋅錳釔合金包括如下組分：Zn：0.8％、Mn：1.5％、Y：1.8％、不可避免雜質(zhì)≤0.15％、其余為鎂。性能次測試1、力學性能檢測：根據(jù)國標GB228-2002的標準，將實施例1、2和3制得的鎂合金材料加工成標準拉伸試樣進行拉伸試驗，所得拉伸力學性能主要指標如表1所示：表1實施例所得鎂合金性能測試實施例合金元素屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率(％)實施例1Zn:2.2％；Mn:0.5％16423712實施例2Zn:2.5％；Mn:1.2％；Y:0.8％20127016實施例3Zn:0.8％；Mn:1.5％；Y:1.8％20529818由表1可以看出，合金中添加適量的Y在經(jīng)過擠壓處理后合金力學強度大幅提升，并且延伸率同時提高。實施例3鎂合金抗拉強度達到298MPa，延伸率達到18％。因此，本發(fā)明高強度高塑性Mg-Zn-Mn-Y合金及制備可以獲得力學性能優(yōu)異的變形鎂合金，擴大鎂合金的使用范圍。2、顯微組織分析：圖1-3分別為實施例1-3制備的鎂鋅錳釔合金的微觀組織掃描照片，掃描組織圖片觀察面均平行于擠壓方向。對比圖1，圖2，圖3可以看出實施例3合金組織明顯被細化。由于采用500℃的均勻化處理溫度，在此均勻化溫度下鑄態(tài)合金中的大部分的Y元素重新溶入合金基體中，在擠壓加熱過程中這些融入基體的Y元素會重新析出一部分的含Y準晶相，配合上25的擠壓比，鑄態(tài)合金中預存在的含Y相和擠壓過程析出的含Y相在擠壓過程中被擠壓剪切成更加細小的相，這些細小的相在擠壓處理過程中能夠釘扎晶界，阻礙晶粒長大，得到細小的擠壓組織，圖3晶粒尺寸大約10μm。從圖3可以看出合金中有很多被擠碎的第二相，擠碎的第二相沿擠壓方向分布，這些相是Mg-Zn-Y準晶相，Mg-Zn-Y準晶相尺寸大約5μm，在合金塑性變形中這些彌散分布的細小Mg-Zn-Y準晶相也能釘扎位錯運動，提高合金的力學性能。最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。當前第1頁1 2 3