采用金属型重力铸造获得边长为200mm，高为150mm的正方体铸锭。经过化学分 析，其化学成分为；Mg-2.OZn-O.SGd-O. 7Ca-0. 5Mn。其铸态组织如图1 (a)所示，铸态晶粒尺 寸为50-100微米。
[0028] 合金铸锭在42(TC进行均匀化处理16h;处理后切成直径为50mm的挤压用昆料。 挤压用昆料在38(TC保温2小时，放入挤压筒进行挤压，获得直径为12mm的挤压棒。挤压棒 的微观组织如图1化）；挤压后晶粒细化至2-5微米，根据化Il-Petch关系，晶粒细化将会 提高合金的强度。按国标GB/T228-2002进行力学性能测试，其抗拉强度为418MPa，屈服强 度405MPa，伸长率8. 5%，如表2所示。
[002引 实施例2
[0030] 采用金属型重力铸造获得边长为200mm，高为150mm的正方体铸锭。经过化学分 析，其化学成分为；Mg-3.OZn-O. 2Gd-2.OCa-O. 2Mn-0. 3Zr。其铸态组织如图2(a)所示，铸态 晶粒尺寸为50-100微米，由于化含量的增加，形成了枝晶，并且产生了较多的第二相。
[0031] 合金铸锭在40(TC进行均匀化处理12h;处理后切成直径为50mm的挤压用昆料。 挤压用昆料在38(TC保温2小时，放入挤压筒进行挤压，获得直径为12mm的挤压棒。挤压棒 的微观组织如图2化）；挤压后晶粒细化至1-5微米，并且产生了很多细小颗粒析出相，晶粒 细化和析出相强化进一步提高了强度。按国标GB/T228-2002进行力学性能测试，其抗拉强 度为425MPa，屈服强度409MPa，伸长率7. 3%，如表2所示。
[00础 实施例3
[0033] 采用金属型重力铸造获得边长为200mm，高为150mm的正方体铸锭。经过化学分 析，其化学成分为；Mg-4.lZn-3Y-0. 2Ca-2.OMn。其铸态组织如图3(a)所示，铸态晶粒尺寸 为50-100微米，由于化含量的继续增加，枝晶数量更多，第二相数量也增加。
[0034] 合金铸锭在38(TC进行均匀化处理12h;处理后切成直径为50mm的挤压用昆料。 挤压用昆料在38(TC保温2小时，放入挤压筒进行挤压，获得直径为12mm的挤压棒。挤压 棒的微观组织如图3化）；挤压后晶粒细化至1-5微米，并且产生了很多细小颗粒析出相，同 时也存在一些粗大的第二相，晶粒细化和析出相强化复合强化提高了合金的强度。按国标 GB/T228-2002进行力学性能测试，其抗拉强度为439MPa，屈服强度422MPa，伸长率7. 0%， 如表2所7K。
[00对 实施例4
[0036] 采用金属型重力铸造获得边长为200mm，高为150mm的正方体铸锭。经过化学分 析，其化学成分为；Mg-6.OZn-L5Y-1.OCa-O. 6Mn-0. 8Zr。其铸态组织如图4(a)所示，铸态 晶粒尺寸为50-100微米，由于化含量的继续增加，枝晶数量更多，第二相数量也增加。
[0037] 合金铸锭在38(TC进行均匀化处理12h;处理后切成直径为50mm的挤压用昆料。 挤压用昆料在36(TC保温2小时，放入挤压筒进行挤压，获得直径为12mm的挤压棒。挤压 棒的微观组织如图4化）；挤压后晶粒细化至1-5微米，并且产生了很多细小颗粒析出相，同 时也存在一些粗大的第二相，晶粒细化和析出相强化复合强化提高了合金的强度。按国标 GB/T228-2002进行力学性能测试，其抗拉强度为460MPa，屈服强度446MPa，伸长率6. 5%， 如表2所7K。
[00測 实施例5
[0039] 采用金属型重力铸造获得边长为200mm，高为150mm的正方体铸锭。经过化学分 析，其化学成分为；Mg-5. 9Zn-0. 9Ce-0. 5Ca-0. 5Zr。其铸态组织铸态晶粒尺寸为50-100微 米，存在很多枝晶及第二相数量，Zr的添加，使铸态晶粒有所减小。
[0040] 合金铸锭在38(TC进行均匀化处理12h;处理后切成直径为50mm的挤压用昆料。 挤压用昆料在36(TC保温2小时，放入挤压筒进行挤压，获得直径为12mm的挤压棒。挤压棒 的晶粒细化至1-5微米，也存在着很多细小颗粒析出相，及一些粗大的第二相，晶粒细化和 析出相强化复合强化是合金强度提高的主要原因。按国标GB/T228-2002进行力学性能测 试，其抗拉强度为462MPa，屈服强度445MPa，伸长率6. 8%，如表2所示。
[0041] 实施例6
[0042] 采用金属型重力铸造获得边长为200mm，高为150mm的正方体铸锭。经过化学分 析，其化学成分为；Mg-5. 2Zn-l.IGd-L2Ca。其铸态组织铸态晶粒尺寸为100-200微米，存 在很多枝晶及第二相数量。
[0043] 合金铸锭在38(TC进行均匀化处理12h;处理后切成直径为50mm的挤压用昆料。 挤压用昆料在36(TC保温2小时，放入挤压筒进行挤压，获得直径为12mm的挤压棒。挤压棒 的晶粒细化至2-5微米，也存在着很多细小颗粒析出相，及一些粗大的第二相。按国标GB/ T228-2002进行力学性能测试，其抗拉强度为443MPa，屈服强度425MPa，伸长率6. 9 %，如表 2所示。
[0044] 表1实施例1-6中的Mg-Zn-RE-Ca-Mn-狂r)合金化学组成（Wt% )
[0045]
[0046] 表2实施例1-6中的Mg-Zn-RE-Ca-Mn-狂r)合金挤压后的力学性能
[0047]
[0048]
[0049] 表3商业及研发的高强度变形镇合金室温力学性能
【主权项】
1. 一种高强度变形镁合金，其特征在于：按重量百分含量计，该镁合金成分为： Zn2. 0-6. 5%，RE0. 1-3. 0%，Ca0. 1-2. 0%，其余为Mg和不可避免的杂质；其中RE为稀土元 素。2. 根据权利要求1所述的高强度变形镁合金，其特征在于：该镁合金中还含有晶粒细 化剂，所述晶料细化剂为Mn和/或Zr。3. 根据权利要求2所述的高强度变形镁合金，其特征在于：所述Mn的含量为 0? 2-2.Owt%，Zr的含量为 0? 01-0. 8wt%。4. 根据权利要求2所述的高强度变形镁合金，其特征在于：所述Mn的含量为 0? 3-1. 5wt%，Zr的含量为 0? 3-0. 7wt%。5. 根据权利要求1-4任一所述的高强度变形镁合金，其特征在于：所述Zn含量为 2. 0-6.Owt% 〇6. 根据权利要求1-4任一所述的高强度变形镁合金，其特征在于：所述RE含量为 0? 3-1. 5wt% 〇7. 根据权利要求1-4任一所述的高强度变形镁合金，其特征在于：所述Ca含量为 0? 2-1. 5wt% 〇8. 根据权利要求1所述的高强度变形镁合金，其特征在于：所述RE可以为GcUY、Ce、 La、Nd和Er中的一种或几种。9. 根据权利要求1所述的高强度变形镁合金的制备方法，其特征在于：按所需合金成 分混料并制得合金铸锭，合金铸锭经过塑性变形热加工，获得所述高强度变形镁合金。10. 根据权利要求9所述的高强度变形镁合金的制备方法，其特征在于：所述塑性变形 热加工是进行挤压、乳制或者锻造等塑性变形加工。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度镁合金及其制备方法，属于轻金属材料技术领域。按重量百分含量计，该镁合金成分为：Zn2.0-6.5％，RE0.1-3.0％，Ca0.1-2.0％，其余为Mg和不可避免的杂质；还可含有晶粒细化剂Mn和/或Zr。Zn是合金中主要强化元素，它通过固溶强化和时效析出强化来提高镁合金的室温强度；Ca用于促进析出、细化晶粒、提高合金高温强度；少量RE用于抑制再结晶，细化变形后合金晶粒和调控织构，改善合金塑性。本发明通过采用低廉的普通合金化元素代替昂贵的稀土元素，使之产生与稀土相同的强化效果，完全取代或者降低稀土含量，在保证强度的同时降低合金成本。
【IPC分类】C22C23/06, C22C23/04, C22C23/00
【公开号】CN105220041
【申请号】CN201410272831
【发明人】陈荣石, 闫宏, 柯伟
【申请人】中国科学院金属研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年6月18日