一种变形稀土镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金领域，特别是涉及一种变形稀土镁合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于镁合金行业技术尚不成熟，限制了变形镁合金在镁合金中所占的比例，通常低于10%，这远低于钢铁、铝、铜等行业中变形合金的比例。因此，镁合金行业具有非常大的技术改善空间和利润空间。
[0003]变形镁合金中常用的合金系列有]\^-]?11(]\?1、]\?8、]\?14等)、]\^-六1(]\?2、]\?3、]\?7等)和]\%-211-24冊15、冊21、冊22、冊25等)。冊1具有良好的耐腐蚀性能，但强度不高。冊8是在MB2的基础上加入稀土 Ce元素，晶粒得到细化，强度得到提高。MB14是在MB8的基础上进一步增加Ce元素的含量，使合金的强度进一步提高。MB3和MB7均是在MB2的基础上研发的，在镁合金中添加了 AL或Zn制得。MB3和MB7的强度相较MB2有所增加，但塑性大大降低。研究发现，适量的稀土可以提高镁合金的整体性能。MB15属于Mg-Zn-Zr系列，是一种高强度合金。Zr的含量一般为0.6-0.8%,严格控制Zn的含量(不超过4.5 % )。国内常采用MB21 (Zn含量较低)，合金具有优良的整体性能。根据合金中Zn含量的多少，Mg-Zn-Zr系列分为高锌合金和低锌合金两种，MB21和MB22属于低锌合金，而MB15和MB25属于高锌合金，且MB25比MB15多含稀土Y。
[0004]Mg-Zn-Zr系列合金通过采用多种强化方式改善组织结构的性能，但是这些强化方法无法同时提高合金的所有性能，使合金的整体性能得到改善。通过上述叙述可知，在传统镁合金中添加适量稀土元素是一种提高合金强度的有效途径，同时稀土元素也可以提高合金的耐高温性能。
[0005]目前，科研部门和生产厂家总是将单一稀土(例如，Nd，Y，La，Ce等)的方式加入镁合金中。虽然稀土元素可以显著提高合金的某项性能，但不同的稀土对性能的作用效果各不相同，因此，合金的整体性能得到的改善效果不均衡。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种变形稀土镁合金及其制备方法，其采用混合稀土代替传统单一 Y稀土，能有效改善镁合金的整体性能。
[0007]为此，本发明的技术方案在于:
[0008]—种变形稀土镁合金，组分和质量百分比为:复合稀土Y: 0.45-0.68 %、Zn: 4.7-5.4%、Zr:0.39-0.44%，杂质元素硅、铁、铜和镍含量为0.015%或更少，其余部分为Mg。
[0009]如上所述变形稀土镁合金的制备方法，包括如下步骤:
[0010]1)按权利要求1所述变形稀土镁合金的组分将Mg、Zn、Mg-Zr中间合金和Mg-Y中间合金分别预热；
[0011 ] 2)在SF6/C02气体保护条件下，将镁在坩祸中加热熔化，然后加入锌，待锌熔化；
[0012]3)升温至700?740°C，加入Mg-Y中间合金，待其熔化；
[0013]4)升温至740?770°C，加入Mg-Zr中间合金，搅拌;除渣后在氩气保护条件下精炼20 ?30min，沉淀 50 ?60min ；
[0014]5)在700?740°C时采用水冷模制造或半连续铸造的方法加工出镁合金圆棒；
[0015]6)将所述镁合金圆棒切割后，在350_400°C挤压成型。
[0016]作为优选方案，还包括步骤6)所述镁合金圆棒在切割之间先在460_490°C条件下，固溶处理了 3?4h，然后才进行切割、挤压成型工艺。
[0017]优选，步骤1)预热温度为250_300°C。
[0018]发明人研究发现，采用混合稀土Y代替传统单一 Y稀土，可以有效改善镁合金的整体性能。这是因为，混合稀土 Y中除了含有Y稀土外，还含有Ho、Er等其他稀土，其中Er稀土可以有效提高镁合金的延展性能。
[0019]本发明得到的变形稀土镁合金具有以下优点:
[0020](1)实验研究的镁合金在室温具有400MPa或更高的强度，19%或更高的伸长率，整体性能得到显著提高。而传统镁合金只是单一方面性能较高，整体性能偏低，具有明显的缺点。
[0021](2)根据不同的工艺要求，对熔炼后的镁合金进行水冷模制造或半连续铸造，获得地镁合金组织晶粒相对于采用传统铸造工艺降低25%。
[0022](3)本实验中镁合金的制造流程简单、易操作。
【具体实施方式】
[0023]以下结合是实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
[0024]实施例1
[0025]变形稀土镁合金的成分(重量百分比)为:Zn: 5.0%、Zr: 0.4%，复合稀土Y: 0.5 %、杂质元素硅、铁、铜和镍含量小于0.015%，其余部分为Mg。
[0026]本实施例中变形稀土镁合金的制备方法包括如下步骤:
[0027](1)将镁、锌、镁-锆中间合金和镁-钇中间合金分别在250°C预热；
[0028](2)在SF6/C02气体保护条件下，将镁在坩祸中加热熔化，然后加入锌，待锌熔化；
[0029](3)升温至700°C，加入Mg-Y中间合金，待其熔化；
[0030](4)升温至740°C，加入Mg-Zr中间合金，搅拌；除渣后在氩气保护条件下精炼30min，沉淀 50min ；
[0031](5)在700°C时采用水冷模制造或半连续铸造的方法加工出镁合金圆棒；
[0032](6)将所述镁合金圆棒切割后，先在460°C条件下，固溶处理了4h，再在350°C挤压成型。
[0033]本实施例所得的一种变形稀土镁合金，其微观组织及室温力学性能为:
[0034]晶粒尺寸:6μηι
[0035]抗拉强度:457MPa
[0036]延伸率:30%
[0037]实施例2
[0038]变形稀土镁合金的成分(重量百分比)为:Zn: 5.4%、Zr: 0.39 %，复合稀土Y:0.45%、杂质元素硅、铁、铜和镍含量小于0.015%，其余部分为Mg。
[0039]本实施例中变形稀土镁合金的制备方法包括如下步骤:
[0040](1)将镁、锌、镁-锆中间合金和镁-钇中间合金分别在270°C预热；
[0041 ](2)在SF6/C02气体保护条件下，将镁在坩祸中加热熔化，然后加入锌，待锌熔化；
[0042](3)升温至720°C，加入Mg-Y中间合金，待其熔化；
[0043](4)升温至760°C，加入Mg-Zr中间合金，搅拌；除渣后在氩气保护条件下精炼20min，沉淀 45min ；
[0044](5)在730°C时采用水冷模制造或半连续铸造的方法加工出镁合金圆棒；
[0045](6)将所述镁合金圆棒切割后，再在370°C挤压成型。
[0046]本实施例所得的一种变形稀土镁合金，其微观组织及室温力学性能为:
[0047]晶粒尺寸:11μπι
[0048]抗拉强度:412MPa
[0049]延伸率:22%
[0050]实施例3
[0051 ]变形稀土镁合金的成分(重量百分比)为:Zn: 4.7 %、Zr: 0.44 %，复合稀土Y:
0.68%、杂质元素硅、铁、铜和镍含量小于0.015%，其余部分为Mg。
[0052]本实施例中变形稀土镁合金的制备方法包括如下步骤:
[0053](1)将镁、锌、镁-锆中间合金和镁-钇中间合金分别在290°C预热；
[0054](2)在SF6/C02气体保护条件下，将镁在坩祸中加热熔化，然后加入锌，待锌熔化；
[0055](3)升温至735°C，加入Mg-Y中间合金，待其熔化；
[0056](4)升温至760°C，加入Mg-Zr中间合金，搅拌；除渣后在氩气保护条件下精炼23min，沉淀 45min ；
[0057](5)在740°C时采用水冷模制造或半连续铸造的方法加工出镁合金圆棒；
[0058](6)将所述镁合金圆棒切割后，在400°C挤压成型。
[0059]本实施例所得的一种变形稀土镁合金，其微观组织及室温力学性能为:
[0060]晶粒尺寸:10μπι[0061 ]抗拉强度:427MPa
[0062]延伸率:26%
[0063]实施例4
[0064]变形稀土镁合金的成分(重量百分比)为:Zn:5.2%、Zr:0.42%，复合稀土 Y:
0.55%、杂质元素硅、铁、铜和镍含量小于0.015%，其余部分为Mg。
[0065]本实施例中变形稀土镁合金的制备方法包括如下步骤:
[0066](1)将镁、锌、镁-锆中间合金和镁-钇中间合金分别在300°C预热；
[0067](2)在SF6/C02气体保护条件下，将镁在坩祸中加热熔化，然后加入锌，待锌熔化；
[0068](3)升温至740°C，加入Mg-Y中间合金，待其熔化；
[0069](4)升温至770°C，加入Mg-Zr中间合金，搅拌；除渣后在氩气保护条件下精炼28min，沉淀 60min ；
[0070](5)在740°C时采用水冷模制造或半连续铸造的方法加工出镁合金圆棒；
[0071](6)将所述镁合金圆棒切割后，先在480°C条件下，固溶处理了3h，再在370°C挤压成型。
[0072]本实施例所得的一种变形稀土镁合金，其微观组织及室温力学性能为:
[0073]晶粒尺寸:8μηι
[0074]抗拉强度:437MPa
[0075]延伸率:27%。
【主权项】
1.一种变形稀土镁合金，其特征在于组分和质量百分比为:复合稀土 Y: ο.45-0.68%,Zn:4.7-5.4%、Zr:0.39-0.44%，杂质元素硅、铁、铜和镍含量为0.015%或更少，其余部分为Mg ο2.如权利要求1所述变形稀土镁合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤: 1)按权利要求1所述变形稀土镁合金的组分将Mg、Zn、Mg-Zr中间合金和Mg-Υ中间合金分别预热； 2)在SF6/C02气体保护条件下，将镁在坩祸中加热熔化，然后加入锌，待锌熔化； 3)升温至700?740°C，加入Mg-Y中间合金，待其熔化； 4)升温至740?770°C，加入Mg-Zr中间合金，搅拌；除渣后在氩气保护条件下精炼20?30min，沉淀 50 ?60min ； 5)在700?740°C时采用水冷模制造或半连续铸造的方法加工出镁合金圆棒； 6)将所述镁合金圆棒切割后，在350-400°C挤压成型。3.如权利要求2所述变形稀土镁合金的制备方法，其特征在于:步骤6)所述镁合金圆棒在切割之间先在460-490°C条件下，固溶处理了 3?4h，然后才进行切割、挤压成型工艺。4.如权利要求2或3所述变形稀土镁合金的制备方法，其特征在于:步骤1)预热温度为250-300。。。
【专利摘要】本发明公开了一种变形稀土镁合金，组分和质量百分比为：复合稀土Y：0.45-0.68％、Zn：4.7-5.4％、Zr：0.39-0.44％，杂质元素硅、铁、铜和镍含量为0.015％或更少，其余部分为Mg。其制备方法包括如下步骤：1)将原料分别预热；2)在SF6/CO2保护下，将镁熔化，然后加入锌，至锌熔化；3)升温至700～740℃，加入Mg-Y中间合金，待其熔化；4)升温至740～770℃，加入Mg-Zr中间合金，搅拌；除渣后在氩气保护条件下精炼、沉淀；5)制造镁合金圆棒；6)将镁合金圆棒切割后，挤压成型。该制备方法简单，易于操作，得到的镁合金在室温下强度大于400MPa，伸长率高于19％。
【IPC分类】C22F1/06, C22C1/03, C22C23/04
【公开号】CN105483483
【申请号】CN201510884711
【发明人】崔妍, 吴稀勇, 陈利红
【申请人】天津东义镁制品股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月4日