专利名称：一种对az80镁合金进行时效热处理的方法
技术领域：
本发明涉及一种热处理方法，特别是对镁合金进行时效热处理的方法。技术背景镁合金密度小，比强度和比刚度高，阻尼减震性好，电磁屏蔽效果佳，且易于回收再利用，是21世纪最有前途的合金之一。镁元素是地壳中的第六富有元素，同时也是海水中的第三富有元素，海水镁更可称的上是无限资源。与之形成鲜明对比的是，我国铁矿资源数十年内即将枯竭；铜矿资源全球告急，铝矿资源也仅够维持15-40年。然而，镁合金的应用量仍远远落后与钢铁和铝合金。材料领域还没有任何材料像镁这样，其发展潜力和实际应用现状之间存在如此大的差异。造成这种局面的原因在于:人们的重视程度还不够，其力学性能还不够理想，以及抗腐蚀性能、加工技术以及价格等因素的制约。随着能源日趋紧张和对环保要求的不断提高，镁合金的大规模工业化应用即将启动。AZ80镁合金是开发最早，应用最广的镁合金之一，其可通过固溶时效改善性能，传统的固溶及时效处理是通过沉淀强化来改善变形镁合金的力学性能，但是在镁合金中原子扩散较慢，需要较长的热处理时间来进行强化，因此传统的时效时间较长。微观组织决定着镁合金的性能，而单一的温度场无法实现对微观组织的精确控制。发明内容本发明的目的在于提供一种时效时间短、能够改善镁合金微观组织的对AZ80镁合金进行时效热处理的方法。本发明主要是在时效过程中引入小于材料高温屈服强度的弹性拉应力，抑制不连续析出相的析出，促进连续析出相的析出，提高镁合金的性能。本发明的方法如下:将AZ80镁合金按常规方法固溶处理，在电阻炉内加热到400 415°C，保温8 12h后取出水冷，再将上述镁合金两端固定在蠕变拉伸机的拉头上，加热到180 220°C，并保持5 30MPa载荷，2 22h后取下空冷。Mg-Al合金中，Mg17Al12是最主要的析出相。Mg17Al12是体心立方结构，可分为连续析出和不连续析出两种。高温时效时，形成两种连续析出相。一种在晶界形核，生长过程中将形成非共格界面，与基体的结合力较差。一般长大至I 2 μ m就不再长大，为颗粒状。另一种β相在晶内均匀形核，初始时为球形，长大后，β相的(110)面与基体的(0001)面界面两边原子排列错配度较小，因此β相在基体(0001)面上各个方向上生长，呈菱形片状。低温时效时，出现两种不连续析出β相。其在晶界附近形核，然后向晶粒内生长。不连续β相与基体形成共格或半共格界面，呈层片状。一种β相与基体的基面(0001)垂直，可以有效的阻止基面上及棱锥面上位错的滑移。另一种β相与基面(0001)平行，常常占很大比例。本发明将应力引入传统时效过程中，促进了与基面垂直的析出相形核，使镁合金的力学性能得到改善。本发明与现有技术相比具有如下优点:1、方法简单、有效缩短了时效处理时间，有广泛的生产应用价值。
2、ΑΖ80镁合金在弹性拉应力时效处理后，其硬度、抗拉强度和屈服强度均超过了传统时效处理，其延伸率与传统时效相当，拉应力的引入使镁合金的析出更加均匀，使维氏硬度值的标准偏差减小。
3、应力抑制了沿晶界析出的层片状不连续析出相，同时促进了菱形片状连续析出相的析出，改善了镁合金的力学性能。
图1是铸态AZ80镁合金金相图。图2是经过固溶处理后的AZ80镁合金金相图。图3是经过传统时效处理后的AZ80镁合金金相图。图4是本发明实施例1中经过应力时效处理后的AZ80镁合金金相图。
具体实施例方式实施例1:所用AZ80 镁合金成分为:A1:8.54% ；Ζη:0.673% ；Mn:0.316% ；Mg:余量，将上述铸态镁合金锭用线切割切成标准拉伸试样，放入箱式电阻炉中以8°C /min的升温速度加热到4000C，保温12h后取出水冷，再将上述镁合金两端固定在RDL50电子蠕变试验机的拉头上，加热到220°C，并保持30Mpa的拉应力载荷，22h后取下空冷。如图1所示，铸态时AZ80镁合金的金相图，呈典型的枝晶形貌。如图2所示，固溶后的镁合金中，枝晶几乎全部溶解，有极少量的未溶相。如图3所示，时效后析出了大量的第二相，其中黑色针状组织为菱形片状连续析出相，沿晶界呈条带状分布的灰白色组织为层片状不连续析出相。
如图4所示，与图3相比，其菱形片状析出相数量更多，分布更均匀，沿晶界分布的层片状不连续析出相条带明显变窄，这说明应力促进了连续析出相的形核与长大。室温拉伸性能测试显示，与传统时效相比，本发明的应力时效处理后的镁合金抗拉强度和屈服强度得到了很大的提高；而延伸率没有降低。见表1-1。表1-1传统时效与本发明应力时效AZ80镁合金性能对照表
t/Xψ% /\λ I nf
乙yS (nipa)Rni(rnpa)At%
220°C X22h-30mpa 105.8J83.012 6.555
220°CX22h-Ompa76.3157.036 6.55实施例2:将与实施例1相同AZ80镁合金锭用线切割切成标准拉伸试样，放入箱式电阻炉中以8°C /min的升温速度加热到415°C，保温8h后取出水冷，再将上述镁合金两端固定在RDL50电子蠕变试验机的拉头上，加热到200°C，并保持15Mpa的拉应力载荷，12h后取下空冷。传统时效与本发明应力时效的AZ80镁合金性能的对比见表1-2。表1-2传统时效与本发明应力时效AZ80镁合金性能对照表1:艺YS (mpa) Rm (rapa) At%
200eCXl2h-15mpa 90.8189.697 9.76i
200eCX12hOmpa 78.1169,301 8.144实施例3:将与实施例1相同AZ80镁合金锭用线切割切成标准拉伸试样，放入箱式电阻炉中以8°C /min的升温速度加热到400°C，保温IOh后取出水冷，再将上述镁合金两端固定在RDL50电子蠕变试验机的拉头上，加热到180°C，并保持5Mpa的拉应力载荷，2h后取下空冷。传统时效与本发明应力时效的AZ80镁合金性能的对比见表1-3。表1-3传统时效与本发明应力时效AZ80镁合金性能对照表
工艺 YS (mpa) Rm (mpa) Ati
180°CX2h-5mpa 77.9184.443 9.295
180°CX2h-0mpa 72.3178.202 9.439
权利要求
1.一种对AZ80镁合金进行时效热处理的方法，其特征在于:将AZ80镁合金按常规方法固溶处理，在电阻炉内加热到400 415 °C，保温8 12h后取出水冷，再将上述镁合金两端固定在蠕变拉伸机的拉 头上，加热到180 220°C，并保持5 30MPa载荷，2 22h后取下空冷。
全文摘要
一种对AZ80镁合金进行时效热处理的方法，其主要是将AZ80镁合金按常规方法固溶处理，在电阻炉内加热到400～415℃，保温8～12h后取出水冷，再将上述镁合金两端固定在蠕变拉伸机的拉头上，加热到180～220℃，并保持5～30MPa载荷，2～22h后取下空冷。本发明方法简单，有效缩短了时效处理时间，可以提高AZ80镁合金的综合力学性能，有广泛的生产应用价值。
文档编号C22F1/06GK103215530SQ20131011522
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者张静武, 张学术, 郑艺, 杨猛, 郭伟, 李慧, 缑慧阳 申请人:燕山大学