专利名称：一种纳米镁合金三级时效热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料热处理领域,特别涉及ー种纳米镁合金三级时效热处理工艺。
背景技术：
纳米材料由于其优异的物理性能、化学性能以及力学性能已被应用于诸多高科技领域，也滲透到生活的各个方面。纳米镁合金不仅具有普通镁合金具有的高阻尼、高比強、高比刚等优点，还具有高強度，良好的耐蚀性能。大多数镁合金都属于时效强化型合金，因而通过时效热处理进一步提高纳米镁合金強度是是进一步提高纳米镁合金強度的关键手段。目前没有文献报道探索出纳米镁合金的时效热处理工艺，特别是针对于挤压-快 速冷锻造制得的纳米镁合金。
发明内容
本发明目的在于提供ー种纳米镁合金三级时效热处理工艺。本发明纳米镁合金三级时效热处理工艺，所述纳米镁合金成分为(w%) Gd :6-13%,Y :2-6%, Zr 0. 3-0. 8%，其余为Mg及不可去除的杂质元素，包括以下具体步骤
a.将平均晶粒尺寸为40-100nm的纳米镁合金在140°C_170°C下进行ー级时效热处理，处理时间为4-8h ；
b.将ー级时效后的合金在150-180°C下进行ニ级时效热处理，处理时间为5-10h。c.最后将ニ级时效后的合金在200_250°C下进行三级时效热处理，处理时间为10-30h。本发明的优点在于
由于镁合金晶粒超过IOOnm后力学性能急剧下降，因此纳米镁合金与普通镁合金时效热处理工艺不同之处在于在热处理过程中不能使晶粒过分长大，即不能使晶粒尺寸超过lOOnm，但又要保证镁合金的时效处理达到峰值时效。本发明的优点在于探索出強化采用挤压-快速冷锻造制得的平均晶粒尺寸为40-100nm纳米镁合金的最佳时效热处理工艺，采用本发明所述三级时效热处理工艺对纳米镁合金进行时效处理，镁合金晶粒不会长大，并且能保证镁合金内部发生峰值时效。将本专利所述挤压-快速冷锻造制得的纳米镁合金先在140_170°C下进行ー级时效。在一级时效过程中纳米镁合金内部发生两个变化快冷变形造成的大部分内应カ被消除；溶质原子开始偏聚。由于合金内部内应カ会使合金晶界迁移能减小，所以如果纳米镁合金内部内应カ没有得到消除，其将导致后续高温时效时晶粒长大。因此，第一歩低温时效是不可或缺的。将本专利所述ー级时效后的合金在150_180°C下进行ニ级时效热处理。在ニ级时效处理过程中，溶质原子进ー步偏聚，并且纳米镁合金内部内应カ得到基本消除。ニ级时效采用较高温度能更大程度消除内部力，并且促进溶质原子快速偏聚。将本专利所述ニ级时效后的合金在200-250°C下进行三级时效，能促进第二相迅速形核，并达到峰值时效。 经此三级时效热处理后纳米镁合金強度较未时效态提高100-105MPa，屈服强度提高123-135MPa，抗拉强度达705_750MPa，屈服强度达670_715MPa。
图I为热处理后的纳米镁合金制品。本发明通过调节上述參数，做了大量对比实验。下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明构思前提下对本发明エ艺进行改进，都属于本发明的保护范围。
具体实施例方式实施例I
将平均晶粒尺寸为50nm的纳米镁合金(合金成分为(w%) Gd :8%，Y :4%，Zr :0. 5%,其余为Mg及不可去除的杂质元素)在165°C下进行第一级时效处理，时效时间5h，再将ー级时效处理后的纳米镁合金在175°C下进行第二级时效处理，时效时间6h，最后将ニ级时效后的合金在240°C下进行三级时效处理，时效时间12h。根据GB/T228-2002对时效态镁合金进行力学性能测试并与时效前合金进行对比，结果表明，对比于未时效纳米镁合金，时效态镁合金室温抗拉强度提高102MPa，屈服强度提高132MPa，抗拉强度最高达749MPa，屈服强度最高达710MPa。具体结果见表I。实施例2
将平均晶粒尺寸为70nm的纳米镁合金(合金成分为(w%) Gd 10%, Y :6%，Zr :0. 4%,其余为Mg及不可去除的杂质元素)在155°C下进行第一级时效处理，时效时间6h，再将ー级时效处理后的纳米镁合金在165°C下进行第二级时效处理，时效时间7h，最后将ニ级时效后的合金在230°C下进行三级时效处理，时效时间14h。根据GB/T228-2002对时效态镁合金进行力学性能测试并与时效前合金进行对比，结果表明，对比于未时效纳米镁合金，时效态镁合金室温抗拉强度提高105MPa，屈服强度提高123MPa，抗拉强度最高达739MPa，屈服强度最高达692MPa。具体结果见表I。实施例3
将平均晶粒尺寸为90nm的纳米镁合金(合金成分为(w%): 12%，Y :3%，Zr :0. 7%,其余为Mg及不可去除的杂质元素)在145°C下进行第一级时效处理，时效时间7h，再将ー级时效处理后的纳米镁合金在155°C下进行第二级时效处理，时效时间9h，最后将ニ级时效后的合金在210°C下进行三级时效处理，时效时间22h。根据GB/T228-2002对时效态镁合金进行力学性能测试并与时效前合金进行对比，结果表明，对比于未时效纳米镁合金，时效态镁合金室温抗拉强度提高lOOMPa，屈服强度提高128MPa，抗拉强度最高达710MPa，屈服强度最高达675MPa。具体结果见表I。
权利要求
1.一种纳米镁合金三级时效热处理工艺，所述纳米镁合金质量百分成分为Gd:6-13%，Y 2-6%, Zr :0. 3-0. 8%，其余为Mg及不可去除的杂质元素，其特征在于是将挤压-快速冷锻造制得的平均晶粒尺寸为40-100nm的纳米镁合金在140_170°C下进行一级时效热处理，处理时间为4-8h，将一级时效后的合金在150-180°C下进行二级时效热处理，处理时间为5-10h，将二级时效后的合金在200-250°C下进行三级时效热处理，处理时间为10-30h，经此三级时效热处理后纳米镁合金强度较未时效态提高100-105MPa，屈服强度提高123-135MPa，抗拉强度达705_750MPa，屈服强度达670_715MPa。
2.根据权利要求I所述纳米镁合金三级时效热处理工艺，其特征在于所述挤压-快速冷锻造制得的平均晶粒尺寸为40-60nm的纳米镁合金在160_170°C下进行一级时效热处理，处理时间为4-6h ;将一级时效后的纳米镁合金在170-180°C下进行二级时效热处理，处理时间为5-7h ;将二级时效后的纳米镁合金在230-250°C下进行三级时效热处理，处理时间为 10-14h。
3.根据权利要求I所述纳米镁合金三级时效热处理工艺，其特征在于所述平均晶粒尺寸为 40-60nm 的纳米镁合金采用 160_170°C /4-6h+170_180°C /5-7h+230_250°C /10_14h时效制度处理后室温抗拉强度较未时效态提高100-105MPa，屈服强度提高130_135MPa，抗拉强度达740-750MPa，屈服强度达705_715MPa。
4.根据权利要求I所述纳米镁合金三级时效热处理工艺，其特征在于所述挤压-快速冷锻造制得的平均晶粒尺寸为61-80nm的纳米镁合金在150_160°C下进行一级时效热处理，处理时间为5-7h ;将一级时效后的纳米镁合金在160-170°C下进行二级时效热处理，处理时间为6-8h ;将二级时效后的纳米镁合金在220-240°C下进行三级时效热处理，处理时间为 12-16h。
5.根据权利要求I所述纳米镁合金三级时效热处理工艺，其特征在于所述平均晶粒尺寸为 61-80nm 的纳米镁合金采用 150_160°C /5-7h+160_170°C /6-8h+220_240°C /12_16h时效制度处理后室温抗拉强度较未时效态提高100-105MPa，屈服强度提高120_125MPa，抗拉强度达735-740MPa，屈服强度达690_700MPa。
6.根据权利要求I所述纳米镁合金三级时效热处理工艺，其特征在于所述挤压-快速冷锻造制得的平均晶粒尺寸为81-100nm的纳米镁合金在140_150°C下进行一级时效热处理，处理时间为6-8h ;将一级时效后的纳米镁合金在150-160°C下进行二级时效热处理，处理时间为8-lOh ;将二级时效后的纳米镁合金在200-220°C下进行三级时效热处理，处理时间为16-30h。
7.根据权利要求I所述纳米镁合金三级时效热处理工艺，其特征在于所述平均晶粒尺寸为 81-100nm 的纳米镁合金采用 140_150°C/6-8h+150_160°C/8-10h+200-220°C/16-30h时效制度处理后室温抗拉强度较未时效态提100-105MPa，屈服强度提高125_130MPa，抗拉强度达705-715MPa，屈服强度达670_680MPa。
全文摘要
本发明涉及一种纳米镁合金三级时效热处理工艺。所述合金质量百分成分为Gd6-13%，Y2-6%，Zr0.3-0.8%,其余为Mg及不可去除的杂质元素，将挤压-快速冷锻造制得的平均晶粒尺寸40-100nm的纳米镁合金在140-170℃下进行一级时效热处理，处理时间4-8h，将一级时效后合金在150-180℃下进行二级时效热处理，处理时间5-10h，将二级时效后合金在200-250℃下进行三级时效热处理，处理时间10-30h，经此三级时效热处理后纳米镁合金强度较未时效态提高100-105MPa，屈服强度提高123-135MPa，抗拉强度达705-750MPa，屈服强度达670-715MPa。
文档编号C22F1/06GK102828134SQ201210349708
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者刘楚明, 万迎春, 唐蓓, 李慧中, 邹利民 申请人:中南大学, 苏州维兰德金属科技有限公司