一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎂合金制造領(lǐng)域，尤其涉及一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時兼具有比強度高、降噪減振好、電磁屏蔽性好、易于回收等優(yōu)點，在交通車輛、航空航天、電子通訊、國防科技等領(lǐng)域中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。特別是隨著對輕量化、節(jié)能、環(huán)保等要求的日益提高，鎂合金在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越受到重視。然而，鎂合金自身具有的缺點，如強度較低、韌性較差等問題，限制了鎂合金的工業(yè)化廣泛應(yīng)用。因此，要進一步擴大鎂合金的應(yīng)用范圍，滿足其在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，必須提高鎂合金的綜合性能。
[0003]準晶因其獨特的原子排列結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的機械和物理性能，如高強度、低摩擦系數(shù)、抗氧化、耐腐蝕等，將其作為增強相引入到鎂合金中可提高鎂合金的綜合性能，為新型鎂合金的開發(fā)和實際應(yīng)用提供了一條新途徑。近年來，因Mg-Zn-Y合金微觀組織中具有高強特性的二十面體準晶相而成為研宄熱點。特別是變形Mg-Zn-Y合金，相對于鑄造鎂合金具有更高的強度，更好的塑性，更多樣化的力學(xué)性能，從而可滿足更多結(jié)構(gòu)件的需求。目前，變形Mg-Zn-Y合金的制備方法為:鑄造一均勻化退火(一般380-420°C，8-24h)—熱擠壓。已報道的用現(xiàn)有方法制備的Mg-Zn-Y合金一般具有較高的強度，但室溫延伸率一般低于20%，極大限制了 Mg-Zn-Y合金的大規(guī)模應(yīng)用；比如對于需要冷變形成型的部件，低延伸率限制了冷變形的成型性，且很難做到無損傷冷變形成型。因此，探索并開發(fā)出一種制備超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法。通過該方法制備Mg-Zn-Y合金的過程中，形成了納米共準晶組織，使最終得到的Mg-Zn-Y合金具有高于40 %的室溫延伸率。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段是:一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法，其步驟是:
[0006]A、澆注:按Zn 3-8%, Y 0.7-1.8%，余量為Mg的元素質(zhì)量百分比，澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠；
[0007]B、熱處理:將A步得到的Mg-Zn-Y合金鑄錠在480-500°C下保溫8_24h，隨即進行水淬處理，得到熱處理后的Mg-Zn-Y合金錠；
[0008]C、預(yù)變形:將B步得到的Mg-Zn-Y合金錠在300-400°C下保溫2_4h后，進行溫度為320-380°C，擠壓比為1.2-3.5的預(yù)變形處理；
[0009]D、熱擠壓:將C步的預(yù)變形處理后的Mg-Zn-Y合金錠在300-400 °C下保溫2-4h后，進行溫度為330-400°C，擠壓比為20-60的熱擠壓處理，即得。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0011]一、申請人發(fā)現(xiàn)，B步的480-500°C的熱處理不僅能夠獲得更好的固溶效果，使添加的合金元素(Zn、Y)更多的溶入至α-Mg基體內(nèi)部，提高了最終得到的Mg-Zn-Y合金的室溫延伸率；最重要的是，在這個溫度下，合金中α-Mg基體晶界處會出現(xiàn)少量的液相，再經(jīng)水淬處理，合金能凝固形成納米共準晶組織，即層片間距為納米級的共晶組織(其中一相為準晶相，另一相為α-Mg相)；這種納米共準晶組織在D步的熱擠壓處理發(fā)生破碎，得到晶粒尺寸非常細小(納米級)的準晶相，大大提高了最終得到的Mg-Zn-Y合金的室溫延伸率。
[0012]二、B步熱處理后，再進行C步的預(yù)變形處理，預(yù)變形處理可改善合金的織構(gòu)(晶粒取向)，有利于塑性變形時柱面滑移的啟動，改善合金的塑性成形能力，有利于再次擠壓后沿著預(yù)變形方向(和擠壓方向相同)的延伸率的提高。
[0013]三、在D步的熱擠壓處理中，通過高溫塑性變形使得Mg-Zn-Y合金中的a-Mg基體發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，使原鑄態(tài)合金中呈樹枝晶的a -Mg基體變?yōu)榈容S晶，細化了晶粒，大大提高了 Mg-Zn-Y合金的強度和延伸率；同時，熱擠壓可通過破碎Mg-Zn-Y合金中的納米共準晶組織，達到細化第二相的效果(得到納米級的準晶相)；最終獲得室溫延伸率高于40%的Mg-Zn-Y 合金。
[0014]總之，相對于傳統(tǒng)的變形Mg-Zn-Y合金的制備方法，480-500°C的熱處理步驟，再配合預(yù)變形處理和熱擠壓處理，即獲得了具有納米級準晶相的Mg-Zn-Y合金，充分發(fā)揮了準晶的作用，合金的室溫延伸率高于40% (遠高于現(xiàn)有Mg-Zn-Y合金20%的室溫延伸率)。獲得了超高延伸率的Mg-Zn-Y合金，大大擴展了 Mg-Zn-Y合金的工業(yè)應(yīng)用范圍。比如，對于需冷變形(如冷沖壓、彎折等)成型部件，尤其大型冷變形零部件，高延伸率可較大程度地提高合金的冷變形成型性，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)無損傷冷變形成型。且超高延伸率也擴大了合金在軌道交通車輛、汽車和3C產(chǎn)品(計算機(Computer)、通信(Communicat1n)和消費類電子產(chǎn)品(ConsumerElectronics)三者結(jié)合，亦稱“信息家電”)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0015]進一步，本發(fā)明所述A步中澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠時:Zn元素以純Zn加入，Y元素以Mg-Y合金加入，Mg元素以純Mg加入。
[0016]又進一步，本發(fā)明所述Mg-Y合金中Y的含量為20_35wt.%。
[0017]再進一步，本發(fā)明所述A步中饒注Mg-Zn-Y合金鑄錠的具體步驟為:
[0018]將純Mg置于坩禍中加熱，加熱至350°C時開始通入C02+SF6混合保護氣體(其中，SF6在混合保護氣體中的含量范圍為0.4% -1vol.% );待持續(xù)加熱至純Mg全部熔化時，加入純Zn及Mg-Y合金；繼續(xù)加熱合金熔體至720-760°C，攪拌2_5min ;對合金熔體進行精煉處理，精煉后靜置5-10min，在710-740°C澆注得到Mg-Zn-Y合金鑄錠。
[0019]所述的對合金熔體進行精煉處理的具體操作是:在對合金熔體攪拌過程中，向合金熔體中加入合金熔體總質(zhì)量的1-3%的RJ-4熔劑、RJ-5熔劑或RJ-6熔劑等Mg精煉劑，加入Mg精煉劑后，再繼續(xù)攪拌2-5min，然后靜置lOmin，撈渣，即完成精煉處理。
[0020]通過上述的Mg-Zn-Y合金鑄錠的澆注操作，澆注參數(shù)的選擇，可得到混合均勻，性能穩(wěn)定的Mg-Zn-Y合金鑄錠；再加入Mg精煉劑，可有效去除合金熔體中的氧化鎂、渣氣及其他雜質(zhì)，增強合金中熔劑的擴散性能，減少金屬在熔煉過程中的氧化、燃燒，進一步保證了Mg-Zn-Y合金的超高延伸性能。
[0021]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)上述參數(shù)，做了大量對比實驗。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]—種超尚延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法，其步驟是:
[0024]A、澆注:按Zn 7.6%, Y 1.7%，余量為Mg的元素質(zhì)量百分比，澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠；
[0025]B、熱處理:將A步得到的Mg-Zn-Y合金鑄錠在480°C下保溫16h，隨即進行水淬處理，得到熱處理后的Mg-Zn-Y合金錠；
[0026]C、預(yù)變形:將B步得到的Mg-Zn-Y合金錠在350°C下保溫3h后，進行溫度為350°C，擠壓比為2的預(yù)變形處理；
[0027]D、熱擠壓:將C步的預(yù)變形處理后的Mg-Zn-Y合金錠在350°C下保溫3h后，進行溫度為350°C，擠壓比為32的熱擠壓處理，即得。
[0028]本例中所述A步中澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠的具體步驟為:
[0029]將純Mg置于坩禍中加熱，加熱至350°C時開始通入C02+SF6混合保護氣體；待持續(xù)加熱至純Mg全部熔化時，加入純Zn及Y的含量為25wt.%的Mg-Y合金；繼續(xù)加熱合金熔體至740°C，攪拌3min ;在合金熔體中加入合金熔體總質(zhì)量的2%的Mg精煉劑(RJ-4熔劑)，對合金熔體進行精煉處理，精煉后靜置5min，待溫度降至720 °C時，進行澆注，即得Mg-Zn-Y合金鑄Ι? ο
[0030]試驗測得通過本實施例的制備方法制備的Mg-Zn-Y合金的抗拉強度為195MPa，室溫延伸率為41 %。
[0031]實施例2
[0032]—種超尚延伸率Mg-Zn