一种含Bi变形镁合金的制作方法
【专利摘要】一种含Bi变形镁合金，其特征是由以下组分和重量百分比组成：Zn5.0~6.0%、Zr0.3~0.9%和Bi0.2~1.1%，余量为Mg。本发明的镁合金具有优良的铸态和挤压态室温拉伸力学性能：铸态抗拉强度和延伸率分别为250~265MPa和11.0~14.0%，挤压态抗拉强度和延伸率分别为345~360MPa和15.5~16.5%。本发明的变形镁合金适用于轨道交通、汽车、运动器械等行业。
【专利说明】一种含Bi变形镁合金
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种镁合金，特别涉及一种含Bi变形镁合金。
【背景技术】
[0002] 镁合金具有低密度、高比强度和比刚度等优点，在汽车、通讯电子和航空航天等领 域得到日益广泛的应用，成为目前重要的轻质高强环保结构材料之一。变形镁合金呈现更 好的延展性和综合性能。高强ZK60变形镁合金是目前应用较广泛的商用镁合金之一，其比 强度已超高强7075铝合金，但其综合性能仍不能满足所有应用要求，拉伸力学性能仍有待 于提高。稀土（RE)具有独特的核外电子排布和化学特性，可增强原子间结合力、减小原子 扩散速度、形成高热稳定性的化合物，同时能减少铸锭显微疏松、降低合金热裂倾向、提高 合金耐蚀性及降低合金液氧化烧损并减少氧化夹杂缺陷等。因此在镁合金中添加 RE是提 高其拉伸力学性能的有效途径。
[0003] CN200410081258. 5名称为"一种含稀土钇的高塑性镁合金"的发明专利公开了通 过在ZK60合金中添加稀土 Y阻碍热挤压过程中再结晶晶粒的长大，进一步细化晶粒，从而 在保持合金高强度条件下提高其塑性。该发明的Mg-(5. (Γ8. 5)Zn-(0. 7~2. 0)Y-(0. 6~0. 8) Zr合金挤压态平均晶粒尺寸为5~8 μ m，室温抗拉强度为322~337 MPa，延伸率为18~21. 5%。
[0004] CN20071001150L X名称为"有效利用稀土元素 Υ强化Mg-Zn-Y-Zr系镁合金及制 备方法"的发明专利公开了通过选取合理的Zn/Y比（6~15)，将引入到Mg-Zn-Y-Zr合金基体 中准晶相的体积百分含量达到最大，从而使合金获得较高的强度且保留着较好的塑性。该 发明的Mg- (5?30) Zn- (0. 5?5) Y - (0. 3?0. 8) Zr合金的室温抗拉强度为29(T360 MPa，延伸率 为10?18%。
[0005] 上述两专利均通过添加 Y来获得良好的强度和塑性，但合金室温拉伸力学性能仍 有待于提1?，特别是在保持良好塑性基础上进一步提1?强度，且两者的1? Zn含量将导致热 裂倾向变严重。同时鉴于RE价格普遍较昂贵，通过开发不含RE的变形镁合金来降低成本， 从而将有助于拓宽镁合金的应用领域。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有Mg-Zn-Zr系合金存在的强度和塑性不足及成本较昂贵 的问题，提出一种含Bi变形镁合金。
[0007] 本发明所述变形镁合金的组分及其重量百分比为：Zn 5. (Γ6. 0%、Zr 0. 3?0. 9%和 Bi 0· 2?L 1%，余量为Mg。
[0008] 本发明所述最佳的变形镁合金的组分及其重量百分比为：Zn 6. 0%、Zr 0. 9%和Bi 0.2%，余量为Mg。
[0009] 本发明以5. (Γ6. 0%Ζη作为基本成分，同时加入0. 3?0. 9%Zr起细化晶粒的作用，力口 入0. 2~1. l%Bi形成一定量的高热稳定性含较多Bi的Zn-Zr-Bi相，同时低稳定性相MgZn2 有所减少。合理的熔铸方法可有效地保证各元素的溶解和减少其烧损。通过合理的变形加 工方法，如低温和大挤压比等，经强应变挤压晶粒和第二相颗粒被有效破碎、细化，第二相 促进热挤压过程中动态再结晶的发生和抑制再结晶晶粒的长大，形成微米级（4~6 μπι)的 细晶，同时细小的第二相起到弥散强化合金基体和钉扎晶界的作用，有效阻碍晶界滑移。因 此本发明的Mg-Zn-Zr-Bi合金呈现细化的铸态组织与微米级的挤压态组织、优异的铸态与 挤压态室温拉伸力学性能，可拓宽Mg-Zn-Zr系变形镁合金在汽车、通讯电子和航空航天等 领域的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是实施例1的铸态光学显微组织照片。
[0011] 图2是实施例1的铸态扫描显微组织照片。
[0012] 图3是实施例1的挤压态光学显微组织照片。
[0013] 图4是实施例1的挤压态扫描显微组织照片。
【具体实施方式】
[0014] 结合本发明技术方案的内容提供以下两个实施例，但本发明的保护范围不限于下 述两个实施例。
[0015] 实施例1 合金成分的重量百分比为：Zn 6. 0%、Zr 0. 9%和Bi 0. 2%，余量为Mg。
[0016] 按上述成分配制合金，其熔铸方法为：在C02和0. 2vol%SF6混合气体保护下，待工 业纯Mg熔化后升温至730°C，每隔5min依次将工业纯Zn、Mg-Zr中间合金和工业纯Bi加 入熔体中；在lh内搅拌熔体两次；然后加入JDMJ型精炼剂搅拌后升温至75(T760°C，静置 30min;最后待熔体温度冷却至715°C，除渣后倒入强制冷却的楔型模具中形成铸态试样， 倒入圆柱模具中形成铸坯。其变形加工方法为：上述铸坯在400°C均匀化处理8h，采用正挤 压方式，挤压比为60,挤压温度为320°C，挤压速度为0. 5m/min。
[0017] 实施例1的铸态平均晶粒尺寸为140 μ m，室温抗拉强度和延伸率分别为265MPa和 13. 5% ;挤压态平均晶粒尺寸为4 μ m，室温抗拉强度和延伸率分别为360MPa和16. 5%。
[0018] 实施例2 合金成分的重量百分比为：Zn 5. 0%、Zr 0. 3%和Bi 1. 1%，余量为Mg。
[0019] 按上述成分配制合金，其熔铸方法为：在C02和0. 2vol%SF6混合气体保护下，待工 业纯Mg熔化后升温至730°C，每隔5min依次将工业纯Zn、Mg-Zr中间合金和工业纯Bi加 入熔体中；在lh内搅拌熔体两次；然后加入JDMJ型精炼剂搅拌后升温至75(T760°C，静置 30min;最后待熔体温度冷却至715°C，除渣后倒入强制冷却的楔型模具中形成铸态试样， 倒入圆柱模具中形成铸坯。其变形加工方法为：上述铸坯在400°C均匀化处理8h，采用正挤 压方式，挤压比为60,挤压温度为320°C，挤压速度为0. 5m/min。
[0020] 实施例2的铸态平均晶粒尺寸为80 μ m，室温抗拉强度和延伸率分别为250MPa和 11. 〇%，挤压态平均晶粒尺寸为6 μ m，室温抗拉强度和延伸率分别为345MPa和15. 5%。
[0021] 本发明的实施例和对比例的铸态、挤压态平均晶粒尺寸和室温拉伸力学性能列于 表1中。
[0022] 表1实施例和对比例的平均晶粒尺寸和室温拉伸力学性能
【权利要求】
1. 一种含Bi变形镁合金，其特征是由以下组分和重量百分比组成：Zn 5. (Γ6. 0%、Zr 0· 3?0· 9% 和 Bi 0· 2?L 1%，余量为 Mg。
2. 根据权利要求1所述的变形镁合金，其特征是由以下组分和重量百分比组成：Zn 6. 0%、Zr 0· 9% 和 Bi 0· 2%，余量为 Mg。
【文档编号】C22C23/04GK104046872SQ201410249851
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】黄正华, 戚文军, 徐静, 周楠, 宋东福 申请人:广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院)