一种低稀土高强度变形镁合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种儀合金，特别设及一种低稀±高强度变形儀合金及制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 近年来，随着能源供求的紧张，不可再生能源的大量消耗，能源危机逐渐凸显。为 节约能源，各国对新材料的需求更加迫切，尤其是轻合金材料，如儀及儀合金材料。儀合金 具有密度小、比强度高、优越的防震阻尼性能、极佳的电磁屏蔽性能等优点，是目前工业应 用中最轻的金属结构材料。同时，相比塑料，其回收性更胜一筹，无环境污染，被誉为"21世 纪重要的绿色工程金属结构材料"。然而，由于儀合金的绝对强度较低，塑性变形能力较差， 大大的限制了儀合金在结构材料上的广泛应用，因此有必要开发高强儀合金W扩大儀合金 的实际应用。
[0004] 近些年，为了发展高强度儀合金，通常在儀合金中加入大量的Gd、Υ等重稀±元素， 运能够显著增加儀合金的强度，并且通过时效可进一步地提高强度，有良好的析出强化作 用。Τ. Homma等人研究了挤压态Mg-lOGd-5.7Υ-1.6化-0.6Zr (wt. %)儀合金，其抗拉强度可 达到542M化，屈服强度可达473MPa。C. Xu等人研究的Mg-8.2Gd-3.8Y-l.0Zn-0.4Zr (wt.%)合金经过挤压、社制和时效之后，抗拉强度可达505MPa，屈服强度为416MPa。尽管运 些儀合金拥有优良的强度，但其高的稀±含量造成极高的制备成本，难W从根本上解决工 业上需求的应用。因此，急需开发低稀±、低成本的高强儀合金，W从根本上扩大儀合金在 工业中的应用。
[000引ZK60作为Mg-Zn-化系变形儀合金的典型代表，具有较良好的强度、塑性和耐蚀性， 其比强度可超过一些高强度侣合金。Y和Ce是ZK60合金中较为常用的合金元素。Y和Ce能够 显著细化晶粒，可通过细晶强化方式来提高强度，而且Y和Ce的添加可形成合金相，可通过 第二相强化来提高强度，同时稀±含量少可避免形成粗大的第二相。由于合金中含有一定 量的Zn元素，进行简单的低溫时效热处理，可促进细小弥散的第二相析出，有效阻碍基面位 错的运动，大大提高合金的强度。因此，本发明拟在Mg-Zn-化合金基础上添加少量Y和CeW 开发出一种成本较低的低稀±高强度变形儀合金材料。
[0006]
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种低稀±高强度变形儀合金及制备方法，所述儀合金通过 加入低含量的稀±姉与锭后，进行热挤压并且直接时效，可获得高的强度，同时保证较好的 塑性。
[0008] 本发明提供的低稀±高强变形儀合金，由1邑、211、2'^6、￥组成，其各组分的质量百 分含量为：211:5.10~5.60￥1.%;2。0.40~0.90"1.%;〔6:0.90~1.30￥1.%;￥:0.40~2.30 wt.%;其余为Mg和不可避免的杂质。本发明不可避免的杂质为Fe、Si等，其总量小于0.03 Wt .%〇
[0009] 本发明所述的一种低稀±高强变形儀合金的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤： a) 合金烙炼及铸造:按上述低稀±高强度变形儀合金计算配方备料，所用原材料为工 业纯儀锭、纯锋锭、Mg-28.54wt. %化中间合金、Mg-30wt. %Ce中间合金、Mg-30wt. %Υ中间合 金。将纯儀及中间合金在烘箱中预热至200~化0°C，保溫1~化;在SF6+0)2气体保护下，将儀锭 放入相蜗中，加热烙炼;在720~740°C溫度下，向儀烙液中加入烘干的Mg-Y和Mg-Ce中间合 金，加入时应迅速将其压入液面W下，融化后揽拌均匀;待溫度升至690~720°C时，按所述合 金成分配比量加入纯锋锭，融化后揽拌均匀；将儀烙液溫度升至740~760°C，加入Mg-Zr中 间合金，待烙化后揽拌2~5分钟，使成分均匀;在730~750°C静置30~60分钟，静置完毕后，打 拱烙体表面浮渣，待溫度降到690~710°C时，在SF6+0)2气体保护下，在200~300°C的铁模内进 行诱铸； b) 机加工:根据挤压机挤压筒的尺寸将上述铸锭银切、车皮至合适尺寸； C)均匀化:在390~420°C溫度条件下进行均匀化处理，保溫时间为12~1化； d) 热挤压:挤压前将均匀化处理后的铸锭和挤压模具在350~400°C预热2~3小时，挤压 溫度为390°C~420°C，挤压比为26:1，挤压速率为0.60~1.20m/min，获得直径为16 mm的儀合 金棒材； e) 时效处理:将挤压好的试样切样，放入油浴炉中，溫度为150~200°C，时间为10~4化。
[0010] 相比现有技术，本发明具有如下有益效果： 1、本发明中添加的少量稀上Ce与Y，与Mg、化结合，形成高烙点的Mg-Zn-Ce和Mg-ai-YS 元相。在热挤压变形过程中，运些相破碎成十分细小的颗粒，均匀弥散的分布于儀基体中， 强化基体，同时能有效的促进动态再结晶，阻碍晶粒的长大，得到细小的再结晶晶粒。随后 的低溫时效，可促进细小弥散的第二相析出，十分有利于强化基体，经时效之后，屈服强度 最高可达412M化，抗拉强度最高可达421M化，明显高于传统商用高强变形儀合金ZK60的屈 服强度，同时保持一定的延伸率，运充分挖掘了儀合金材料的使用潜力。
[0011] 2、本发明工艺简单，容易操作和调控，所采用的设备如烙炼炉、热挤压机、油浴炉 均为常规通用设备，具有可移植性强的特点。
[0012]
【附图说明】
[0013] 图1商用ZK60儀合金挤压态微观组织扫描照片(不含稀±姉与锭）； 图2实施例1儀合金挤压态微观组织扫描照片； 图3实施例2儀合金挤压态微观组织扫描照片； 图4实施例3儀合金挤压态微观组织扫描照片。
[0014]
【具体实施方式】
[0015] 下面参照附图结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，应说明的是，运些 实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，本发明的保护范围不限于W下的实施 例。实施例1:本实施例的低稀±儀合金按重量百分比包括W下成分:Zn 5.19wt.%，Zr ο. 66 wt.%，Ce 1.18 wt.%，Y 0.49 wt.%，余量为Mg。
[0016] 按上述配比和W下方式制备，就能得到本实施例的儀合金： a)合金冶炼及铸造:所用原材料为工业纯儀锭、纯锋锭、Mg-28.54%Zr中间合金、Mg- 30%Ce中间合金、Mg-30%Y中间合金。将纯儀及中间合金在烘箱中预热至200°C (或250°C)， 保溫化;在SF6+CO2气体保护下，将儀锭放入相蜗中，加热烙炼;在720°C (或730°C，740°C) 溫度下，向儀烙液中加入烘干的Mg-Y和Mg-Ce中间合金，加入时应迅速将其压入液面W下， 融化后