一种高塑性、高加工硬化的镁合金薄板及其制备方法

本发明涉及镁合金，尤其涉及一种高塑性、高加工硬化的镁合金薄板及其制备方法。

背景技术：

1、我国作为镁资源大国，镁储量占全球的22.5％，位列世界第一。而镁合金具有密度低，比强度高，减震性能好，环境友好，可实现百分百回收利用等诸多优点，在汽车工业、航空航天、轨道交通、军工、电子通讯等诸多领域具有广泛应用前景，被誉为21世纪最有应用潜力的绿色结构材料之一。然而，镁合金为密排六方结构，室温下的变形能力差。且经过一次成形后的镁合金板材在二次加工时易形成c-axis∥nd型强基面织构，制约了镁合金板材的深加工成形能力，许多镁合金板材都要在进一步的加温条件下进行变形，这极大地增加了镁制产品的生产成本。目前应用最广泛的商用镁合金az31，室温下可激活的滑移系少，仅能激活基面滑移，延伸率较低，无法满足生产生活中对镁合金复杂产品塑性的要求。因此，开发一种室温下具有高塑性，高加工硬化的新型镁合金薄板，对于扩大镁合金产品的应用范围具有重要意义。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种室温下具有高塑性、高加工硬化的镁合金薄板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、一种高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，按质量百分数计：

4、zn 1～2％；

5、li 0.3～1.2％；

6、gd 0.2～1％；

7、余量为mg。

8、作为优选的技术方案，所述的高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，按质量百分数计：

9、zn 1.8％；

10、li 0.9％；

11、gd 0.8％；

12、余量为mg。

13、作为优选的技术方案，所述zn为zn锭。

14、作为优选的技术方案，所述gd为gd锭。

15、作为优选的技术方案，所述mg为mg锭。

16、作为优选的技术方案，所述li为mg-3li中间合金。

17、作为优选的技术方案，所述镁合金薄板平均晶粒尺寸8～10μm。

18、本发明还提供一种制备所述高塑性、高加工硬化的镁合金薄板的方法，包括步骤：

19、1)配料

20、将金属单质mg锭，zn锭，gd锭，mg-3li中间合金用磨抛机打磨掉表面氧化皮和杂质，随后根据质量百分数＝zn：1～2％，li：0.3～1.2％，gd：0.2～1％，其余为mg，称量好原料重量；

21、2)熔炼

22、将上述步骤中称量好的混料置于真空熔炼炉中，用机械泵将炉内压强降低至200帕，炉内温度逐渐升至390～415℃，加热10～25分钟，然后往里充入体积分数为99％的二氧化碳和体积分数为1％的六氟化硫，进一步增加真空熔炼炉温度至730～760℃，将各种原料融化，保温50分钟后，降低真空熔炼炉温度进行浇铸，将得到的镁合金铸锭用车床车削到φ＝85mm；

23、3)均匀化退火处理

24、将得到的直径为85mm的铸锭置于退火炉中，在320～490℃下保温6～12h回熔第二相，消除熔铸过程中的元素偏析，提高组织均匀性；

25、4)热挤压

26、将步骤3中完成处理的合金铸锭在420～450℃下预热半小时，随后在1600吨卧式挤压机下进行热挤压，挤压温度为420～460℃，将原始合金铸锭挤压成厚度为2mm的镁合金薄板，最终得到在室温下具有高塑性，高加工硬化的镁合金薄板。

27、作为优选的技术方案，所述步骤1)中是根据质量百分数zn 1.8％；li 0.9％；gd0.8％，余量为mg,称量好原料重量。

28、作为优选的技术方案，所述镁合金薄板平均晶粒尺寸8～10μm。

29、本发明与现有技术相比具有以下优点：

30、(1)通过在镁中加入了较少的合金化元素，不仅能够有效降低生产成本，而且所得到的合金板材性能优异。首先该薄板中的晶粒细小，有助于提升板材的强度和塑性。同时，该板材织构强度低，并且形成了一种“c-axis//td分裂织构+nd轴向对称的环形织构”，如图1所示。这是由于li、gd不仅可弱化织构，且能使织构沿不同的方向进行偏置。在镁合金中加入li可以形成沿td方向的偏置织构，加入gd并轧制后可以形成沿ed方向的偏置织构，因此在镁合金中同时等比例加入li和gd后会形成一个多方向偏置的特殊织构。这种织构使得板材在室温下进行塑性变形时拥有更好的协调能力。

31、(2)zn、li、gd均能够降低镁的轴比，板材在室温下能够激活更多的非基面滑移，丰富塑性变形机制，提升室温塑性，且基面滑移与非基面滑移的激活比例越平衡，其加工硬化率值越高。此外多元素交互作用，更容易调控合金的层错能，塑性变形过程中能够出现更多层错，位错在层错处堆积，极大地提升了室温加工硬化能力。因此，在多种条件的共同影响下，本专利得到的镁合金薄板拥有优异的室温塑性和高加工硬化能力，其室温延伸率可达36％以上，如图2所示。

32、由于采用了上述技术方案，一种高塑性、高加工硬化的镁合金薄板及其制备方法，zn 1～2％；li 0.3～1.2％；gd 0.2～1％；余量为mg；本发明制备出的镁合金薄板晶粒细小，平均晶粒尺寸8～10μm。屈服强度超过108mpa，抗拉强度超过290mpa；室温延伸率超过36％，该合金板材的加工硬化能力(抗拉强度-屈服强度)和室温延伸率明显优于市场中应用最广泛的商业镁合金az31。

技术特征：

1.一种高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，其特征在于，按质量百分数计：

2.如权利要求1所述的高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，其特征在于，按质量百分数计：

3.如权利要求1或2所述的高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，其特征在于：所述zn为zn锭。

4.如权利要求1或2所述的高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，其特征在于：所述gd为gd锭。

5.如权利要求1或2所述的高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，其特征在于：所述mg为mg锭。

6.如权利要求1或2所述的高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，其特征在于：所述li为mg-3li中间合金。

7.如权利要求1或2所述的高塑性、高加工硬化的镁合金薄板，其特征在于：所述镁合金薄板平均晶粒尺寸8～10μm。

8.一种制备如权利要求1至7所述的高塑性、高加工硬化的镁合金薄板的方法，其特征在于，包括步骤：

9.如权利要求8所述制备高塑性、高加工硬化的镁合金薄板的方法，其特征在于，所述步骤1)中是根据质量百分数zn 1.8％；li 0.9％；gd 0.8％，余量为mg,称量好原料重量。

10.如权利要求8所述制备高塑性、高加工硬化的镁合金薄板的方法，其特征在于：所述镁合金薄板平均晶粒尺寸8～10μm。

技术总结
本发明公开了一种高塑性、高加工硬化的镁合金薄板及其制备方法，Zn 1～2％；Li 0.3～1.2％；Gd 0.2～1％；余量为Mg；本发明制备出的镁合金薄板晶粒细小，平均晶粒尺寸8～10μm。屈服强度超过108MPa，抗拉强度超过290MPa；室温延伸率超过36％，该合金板材的加工硬化能力(抗拉强度‑屈服强度)和室温延伸率明显优于市场中应用最广泛的商业镁合金AZ31。

技术研发人员：何俊杰,薛广杰,陈阳,杨锟,张子健,魏庆贺,战立强,郝惠军,周逸伦,王伟奇,朱皇,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：2024/5/16