镁合金板材的形变热处理强化工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种镁合金板材的形变热处理强化工艺，该镁合金板材为AZ81系列镁合金板材，其形变热处理强化工艺为：将磨制好的，尺寸为40×40×4mm的镁合金片进行固溶处理，加热温度为415℃，保温20小时。然后再加热至150-160℃范围内进行轧制，变形量为15%。再进行时效处理，工艺参数为：加热温度为168℃，保温时间为8 h -16h，空冷至室温。经此工艺处理后，合金的力学性能与常规的热处理工艺相比，合室温抗拉强度（бb）提高了15.5%～18.2%，硬度提高幅度为12.4～16.85%。
【专利说明】镁合金板材的形变热处理强化工艺 【技术领域】
[0001] 本发明属于有色金属领域，具体涉及一种镁合金板材的形变热处理强化工艺。 【背景技术】
[0002] 镁合金具有高的比强度、比刚度以及良好的减震性、导热性和可回收性，因此被誉 为21世纪的"绿色"工程材料。
[0003] 镁合金由于室温、高温强度低、变形能力差限制了它大规模的工业应用。
[0004] 在镁合金的牌号中，Mg-Al系是应用最为广泛的一类合金。在Mg-Al系合金中， AZ81镁合金以其性能适中，价格较低等优点应用最广。然而，AZ81镁合金本身存在许多固 有缺点限制了它的使用。首先，这种镁合金凝固温度范围较宽，晶粒有粗化的倾向。其次， 凝固过程中粗大的P-Mg17Al12相以离异共晶的方式呈网状沿晶界析出，导致合金力学性能 变差。同时，当工作温度超过120°C时，晶界上网状的Mg17Al12化合物易软化和粗化，使合金 的力学性能大幅下降，同时AZ81镁合金成型性能差，这大大限制了 AZ81镁合金在汽车、飞 机等关键结构部件和耐热零部件方面的应用。这类镁合金的强化可以通过热处理和合金化 方法强化。
[0005] 合金化是提高镁合金性能的一种方法，在AZ81合金中加入稀土 Gd元素，能提高 AZ81镁合金高温性能和室温性能。
[0006] 热处理强化是提高Mg-Al系镁合金性能的最常用的方法。当Al元素固溶于Mg基 体时，由于Al元素和Mg基体元素的原子半径和弹性模量的差异，使基体产生点阵畸变。由 此产生的应力场将阻碍位错运动，从而使基体得到强化产生固溶强化。Mg-Al系合金在时效 过程中会有细小的弥散的Mg17Al1JH从基体中析出，这些析出相的存在阻碍了位错运动，使 合金得到强化。
[0007] 形变强化和相变强化结合起来的综合强化方法称为形变热处理。这种工艺兼有金 属形变强化和热处理强化的双重作用。经这种方法处理后，不但能够达到一般加工处理所 难达到的高强度和一定的塑性、韧性配合。这在钢铁材料和铝合金中都得到了很好的证明。 然而对于镁合金，这方面的工作十分有限。这主要是由于镁合金为密排六方结构，塑性较 低，变形困难。镁及镁合金材料，尤其是合金化程度较高的镁合金，对应力-应变状态敏感， 在拉伸应力和拉伸变形条件下，塑性显著降低，铸态组织状态下尤为严重。而在压应力状态 则塑性较高，固溶处理后获得过饱和的单相固溶体组织，也可使合金的塑性得以提高。
[0008] 因此，探讨AZ81系列镁合金的形变热处理强化工艺，对实现镁合金产业化具有重 要意义。
【发明内容】
[0009] 发明目的： 本发明的目的是提供一种AZ81系列镁合金板材的形变热处理强化工艺，该工艺获得 的AZ81系列镁合金板材力学性能与常规热处理工艺（固溶+时效）相比大大提高。
[0010] 技术方案： 本发明是通过以下技术方案来实现的： 一种镁合金板材的形变热处理强化工艺，其特征在于：该方法步骤如下： (1) 将磨制好的镁合金样品进行固溶处理：加热温度为415°c，保温20小时； (2) 将固溶处理后的样品温度加热至150-160°C范围内进行轧制，变形量为15% ; (3) 进行时效处理，工艺参数为：加热温度为168°C，保温时间为8 h -16h，空冷至室 温； (4) 进行硬度测试和常温拉伸性能测试。
[0011] 所述镁合金由以下组分按质量百分比组成：7?8%A1，0.7?l%Zn，杂质元素 Mn〈0. 12%，0 ?4%Gd，其余为 Mg。
[0012] 该镁合金是由AZ91镁合金、工业纯铝、工业纯锌和Mg-20. 02%Gd中间合金为原料 熔炼而成。
[0013] 镁合金板材由熔炼好的镁合金铸锭中截取，截取方法如下：在镁合金铸锭选取有 代表的部位切割尺寸为40X40X4mm的镁合金片，上下表面用砂纸由粗到细磨制光滑待 用。
[0014] 优点及效果： 经本发明所提供的镁合金板材的形变热处理强化工艺处理后，合金的力学性能特点如 下： 与常规的热处理工艺相比，合金的室温抗拉强度（6 b)提高了 15. 5%?18. 2%，最高达 305MPa ;经过此工艺处理后的硬度明显高于常规热处理后的硬度，其提高幅度为12. 4? 16. 85%。表1为新工艺与常规热处理后的力学性能对照表。
[0015] 表1力学性能对照表
【权利要求】
1. 一种镁合金板材的形变热处理强化工艺，其特征在于：该方法步骤如下： (1) 将磨制好的镁合金样品进行固溶处理：加热温度为415°C，保温20小时； (2) 将固溶处理后的样品温度加热至150-160°C范围内进行轧制，变形量为15% ; (3) 进行时效处理，工艺参数为：加热温度为168°C，保温时间为8 h -16h，空冷至室 温； (4) 进行硬度测试和常温拉伸性能测试。
2. 根据权利要求1所述的镁合金板材的形变热处理强化工艺，其特征在于：所述镁合 金由以下组分按质量百分比组成：7?8%A1，0. 7?l%Zn，杂质元素 Mn〈0. 12%，0?4%Gd，其 余为Mg。
3. 根据权利要求1所述的镁合金板材的形变热处理强化工艺，其特征在于：该镁合金 是由AZ91镁合金、工业纯铝、工业纯锌和Mg-20. 02%Gd中间合金为原料熔炼而成。
4. 根据权利要求1所述的镁合金板材的形变热处理强化工艺，其特征在于：镁合金板 材由熔炼好的镁合金铸锭中截取，截取方法如下：在镁合金铸锭选取有代表的部位切割尺 寸为40X40 X 4mm的镁合金片，上下表面用砂纸由粗到细磨制光滑待用。
【文档编号】C22C23/02GK104451484SQ201410704385
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】郭全英, 孙晶, 毛萍莉, 刘正 申请人:沈阳工业大学