高强度镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属材料及其制备方法，具体说是一种高强度镁合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]镁合金作为最轻的实用金属材料，其具有较高的比强度和比刚度，很好的抗磁性，较高的电负性和导热性，良好的抗震吸震能力以及优良的切削加工性能。其易回收再利用，加之资源丰富，己成为汽车、3C产业、航空工业等领域的首选材料。
[0003]随着镁合金应用领域的扩大，镁合金的研究和开发也进入了新时代。工业纯镁的力学性能较差，一般不作为结构材料直接用，而是通过形变硬化、晶粒细化、合金化、热处理强化、镁基复合等多种方法或这些方法的综合运用，来使镁的力学性能大幅度改善。
[0004]在这些方法中镁的合金化是实际中最基本、最常用和最有效的强化途径，而合金元素的选择以及热处理工艺又是强化的关键。通过向合金中加入一定量的微量元素并通过热处理工艺获得成分均匀、组织细小，性能优异和综合力学性良好的镁合金成为镁合金领域的重要研究方向。
[0005]为了提高镁合金的强度，在合金元素的选择上一般添加大量的稀土元素并通过复杂的工艺获得高强度镁合金。稀土元素不仅价格昂贵，而且比重大，通过添加高稀土含量制备高强耐热镁合金将导致合金的成本大幅提高。
[0006]常用挤压镁合金体系为AZ系列，一般多用AZ31。和招合金相比，镁合金拉伸强度高，但压缩强度低，不适用于承受弯曲，压缩等使用环境。如AZ31拉伸屈服强度可到160MPa，但压缩屈服强度90MPa，远低于6063-T5铝合金，其弯曲性能一般为对应规格6063-T5铝合金50%以下；常规AZ61为对应规格6063-T5铝合金60?70%。在常用结构件中，一般承受弯曲载荷，和铝合金相比，镁合金拉伸-压缩不对称性对其不利，通过优化工艺，提高镁合金弯曲性能，达到相关规格6063-T5的80%以上，有利于其结构件使用。
【发明内容】
[0007]本发明针对镁合金压缩强度低、成本较高的技术问题，提供一种压缩强度较高、成本较低的镁合金及其制备方法。
[0008]本发明中，一种高强度镁合金，合金成分的质量百分比为Al:4.8?6%，Zn:0.4?1.5%, Mn:0.3 ?0.5%, Cu:<0.008%, Ni:<0.007%, Si:<0.006%, Be:<0.007%, Fe:<0.004%,
余量为镁。
[0009]优选地，合金成分的质量百分比为Al:5.7%, Zn:1%, Mn:0.4%,Cu: 0.005%, N1: 0.005%, S1: 0.004%, Be: 0.005%, Fe:0.002%，余量为镁。
[0010]本发明同时提供一种高强度镁合金的制备方法，其包括以下步骤:
[0011](I)将坯料进行预挤压，预挤压挤压比在8?15之间；
[0012](2)进行二次挤压，挤压比在30以上，挤压出最终型材；
[0013](3)进行时效热处理，温度范围:170?230°C ;处理时间:16?32小时。
[0014]优选地，步骤(2)的挤压坯料温度为:360?420°C，挤压杆速度为:0.8?1.4mm/S。
[0015]优选地，步骤(I)中，预挤压挤压比为10?13 ;所述步骤(2)中，挤压比为40?
50;所述步骤(3)中，温度为:200°C，处理时间为:20小时；所述步骤(2)的挤压坯料温度为:400°C，挤压杆速度为:1.2mm/s。
[0016]和常规方法相比，本发明采用分段挤压方法。前期预挤压工艺，优化坯料结构，有利于后续型材挤压。同时采用合适的时效处理工艺，提高型材最终性能。
[0017]本发明基于常用的AZ系列合金体系，对镁合金化学成分，挤压工艺参数，热处理制度进行优化，以提高镁合金产品压缩或弯曲性能。通过优化合金成分，调整挤压工艺及热处理参数，使镁合金性能达到常用铝合金性能80%以上。作为轻质化材料，可用于一般结构件型材产品，降低能源消耗等。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:
[0019]首先制备出坯料:Al:6.0%, Zn:0.4%, Mn:0.4%, Cu:0.005%, Ni:0.004% ；
51:0.006% ；Be:0.007% ；Fe0.004% ；规格 Φ 330 X 400mm，采用 3000 吨挤压机挤压成Φ 76 X 200mm 棒材。
[0020]然后在630吨挤压机上，挤压成Φ 25 X 1.2mm圆管。挤压坯料温度360度，挤压杆速度1.4mm/S。热处理温度:170度，32小时。
[0021]最终圆管硬度达到HW12.5，三点弯曲性能(标距214mm)，弯曲力达到1.53kN,达到同规格6063-T5铝合金的90%。
[0022]实施例2:
[0023]首先制备出坯料:Al:5.7%, Zn:1.0%, Mn:0.3%, Cu:0.003%, N1:0.005%,Si:0.003%, Be:0.005%, Fe:0.002% ；规格 Φ330Χ400_，采用 3000 吨挤压机挤压成Φ92Χ 1 70mm 棒材。
[0024]然后在630吨挤压机上，挤压成Φ 25 X 1.0mm圆管。挤压坯料温度400度，挤压杆速度1.2mm/s。热处理温度:200度，20小时。
[0025]最终圆管硬度达到HW12，三点弯曲性能(标距214mm)，弯曲力达到1.45kN,达到同规格6063-T5铝合金的85%。
[0026]实施例3:
[0027]首先制备出坯料:Al:4.8%, Zn:1.5%, Mn:0.5%, Cu:0.008%, N1:0.007%, Si:0.004%; Be:0.002%, Fe:0.001% ；规格 Φ330Χ400_，采用 3000 吨挤压机挤压成Φ 76 X 200mm 棒材。
[0028]然后在630吨挤压机上，挤压成Φ 25 X 1.2mm圆管。挤压坯料温度420度，挤压杆速度0.8mm/s。热处理温度:230度，16小时。
[0029]最终圆管硬度达到HWl1.5，三点弯曲性能(标距214mm)，弯曲力达到1.40kN,达到同规格6063-T5铝合金的82%。
【主权项】
1.一种高强度镁合金，其特征是合金成分的质量百分比为Al:4.8?6%，Zn:0.4?1.5%, Mn:0.3 ?0.5%, Cu:<0.008%, Ni:<0.007%, Si:<0.006%, Be:<0.007%, Fe:<0.004%,余量为镁。
2.根据权利要求1所述的高强度镁合金，其特征是合金成分的质量百分比为Al:5.7%，Zn: 1%, Mn:0.4%, Cu:0.005%, N1:0.005%, S1:0.004%, Be:0.005%, Fe:0.002%，余量为镁。
3.一种根据权利要求1所述的高强度镁合金的制备方法，其特征是包括以下步骤: (1)将坯料进行预挤压，预挤压挤压比在8?15之间； (2)进行二次挤压，挤压比在30以上，挤压出最终型材； (3)进行时效热处理，温度范围:170?230°C，处理时间:16?32小时。
4.根据权利要求3所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于所述步骤(2)的挤压坯料温度为:360?420°C，挤压杆速度为:0.8?1.4mm/s。
5.根据权利要求4所述的高强度镁合金的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中，预挤压挤压比为10?13 ;所述步骤(2)中，挤压比为40?50 ;所述步骤(3)中，温度为:200°C，处理时间为:20小时；所述步骤(2)的挤压坯料温度为:400°C，挤压杆速度为:1.2mm/s。
【专利摘要】本发明涉及一种高强度镁合金及其制备方法，其解决了镁合金压缩强度低、成本较高的技术问题，镁合金质量百分比为Al：4.8～6%，Zn：0.4～1.5%，Mn：0.3～0.5%，Cu：<0.008%，Ni：<0.007%，Si：<0.006%，Be：<0.007%，Fe：<0.004%，余量为镁。同时提供了其制备方法。本发明可广泛用于镁合金的制备领域。
【IPC分类】C22F1-06, C22C23-02
【公开号】CN104561710
【申请号】CN201310481206
【发明人】穆锦珲, 吴稀勇, 李江海, 崔妍, 郭贤才
【申请人】天津东义镁制品股份有限公司, 孝义市东义镁业有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月15日