一种高强度非稀土镁合金棒材及其制备方法

本发明涉及镁合金，尤其涉及一种高强度非稀土镁合金棒材及其制备方法。

背景技术：

1、镁合金作为现今工业应用中最轻的金属结构材料，具有优良的减震性能和电磁屏蔽性能等优点，可以替代部分传统的钢、铝合金等材料，从而满足产品的轻量化要求。在现今节能减排的大趋势下，镁合金作为结构材料可带来良好的减重效果，因此受到广泛关注。

2、但镁合金绝对强度低，在镁合金中添加稀土元素能够有效改善其力学性能，但这会极大地增加镁合金产品的生产成本。因此，在生产生活中想要得到强度高且成本低的非稀土镁合金，则必须着力改善镁合金绝对强度低这一短板。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种具有环形发散织构的高塑性、高成形性的镁合金板材及其制备方法以解决上述背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、一种高强度非稀土镁合金棒材，按质量百分数计：

4、bi：3％～4％；

5、ca：0.5％～1％；

6、余量为mg。

7、作为优选的技术方案，所述的高强度非稀土镁合金棒材，按质量百分数计：

8、bi 3.2％；

9、ca 0.8％；

10、余量为mg。

11、作为优选的技术方案，所述mg、bi为mg-10bi中间合金。

12、本发明还提供一种制备所述高强度非稀土镁合金棒材的方法，包括步骤：

13、1)将金属元素原料bi、ca、mg，按照质量百分bi：3％～4％，ca：0.5％～1％，余量为mg，金属元素原料bi、ca、mg的质量百分比总量为100％，进行配比；

14、2)将上述步骤称重好的bi、ca、mg置于真空熔炼炉中，在保护气体环境下加热至780～820℃，充分搅拌后保温30min，进行浇铸，空冷得到镁合金铸锭；

15、3)将上述步骤得到的镁合金铸锭在400～450℃下均匀化10～24h进行水淬，将表面氧化层打磨掉后，在280～320℃下挤压成直径为22mm的棒材；

16、4)将上述步骤得到的棒材在室温下进行旋锻变形，每道次应变量量～0.05，共计旋锻3道次,将旋锻后的棒材在170～220℃下时效0.5～2h，得到高强度的非稀土镁合金棒材。

17、作为优选的技术方案，所述步骤1)中将金属元素原料bi、ca、mg，按照质量百分比配比以下组分：

18、bi 3.2％；

19、ca 0.8％；

20、余量为mg。

21、作为优选的技术方案，所述步骤2)中mg与bi、ca通过mg-10bi与mg-25ca中间合金形式加入。

22、作为优选的技术方案，所述步骤2)中的保护气体环境是按照体积比sf6:co2＝1:99的保护气体环境。

23、作为优选的技术方案，所述步骤3)中镁合金铸锭在400～450℃下均匀化12h进行水淬。

24、作为优选的技术方案，所述步骤4)中旋锻后的棒材在170～220℃下时效1h。

25、本发明与现有技术相比具有以下优点：

26、(1)本发明提供了一种具有高强度的非稀土镁合金棒材的制备方法,其室温下具有高屈服强度。

27、(2)该镁合金棒材由于加入bi后，在热挤压过程中得到了沿<2-1-11>//ed分布的丝织构，促进镁合金非基面滑移的激活；加入元素ca，产生第二相颗粒，细化晶粒组织。利用旋锻变形工艺，提高了镁合金棒材室温下的屈服强度。

28、通过旋锻工艺改变镁合金棒材中的组织，得到了室温下具有高强度的非稀土镁合金。

29、由于采用了上述技术方案，一种高强度非稀土镁合金棒材及其制备方法，，按质量百分数计：bi：3％～4％；ca：0.5％～1％；余量为mg；本发明通过改变合金的加工方式，得到了一个在室温下具有高屈服强度的非稀土镁合金棒材。

技术特征：

1.一种高强度非稀土镁合金棒材，其特征在于，按质量百分数计：

2.如权利要求1所述的高强度非稀土镁合金棒材，其特征在于，按质量百分数计：

3.如权利要求1或2所述的高强度非稀土镁合金棒材，其特征在于：所述mg、bi为mg-10bi中间合金。

4.如权利要求1或2所述的高强度非稀土镁合金棒材，其特征在于：所述mg、ca为mg-25ca中间合金。

5.一种制备如权利要求1至4所述的高强度非稀土镁合金棒材的方法，其特征在于，包括步骤：

6.如权利要求5所述制备高强度非稀土镁合金棒材的方法，其特征在于，所述步骤1)中将金属元素原料bi、ca、mg，按照质量百分比配比以下组分：

7.如权利要求5所述制备高强度非稀土镁合金棒材的方法，其特征在于：所述步骤2)中mg与bi、ca通过mg-10bi与mg-25ca中间合金形式加入。

8.如权利要求5所述制备高强度非稀土镁合金棒材的方法，其特征在于：所述步骤2)中的保护气体环境是按照体积比sf6:co2＝1:99的保护气体环境。

9.如权利要求5所述制备高强度非稀土镁合金棒材的方法，其特征在于：所述步骤3)中镁合金铸锭在400～450℃下均匀化12h进行水淬。

10.如权利要求5所述制备高强度非稀土镁合金棒材的方法，其特征在于：所述步骤4)中旋锻后的棒材在170～220℃下时效1h。

技术总结
本发明公开了一种高强度非稀土镁合金棒材及其制备方法，按质量百分数计：Bi：3％～4％；Ca：0.5％～1％；余量为Mg；本发明通过改变合金的加工方式，得到了一个在室温下具有高屈服强度的非稀土镁合金棒材。

技术研发人员：何俊杰,陈阳,王庆航,杨锟,王伟奇,郝惠军,周逸伦,朱皇,田灿梅,崔方伟,毛勇
受保护的技术使用者：云南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17