CN103397235A - 一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法 - Google Patents

一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103397235A
CN103397235A CN201310358987XA CN201310358987A CN103397235A CN 103397235 A CN103397235 A CN 103397235A CN 201310358987X A CN201310358987X A CN 201310358987XA CN 201310358987 A CN201310358987 A CN 201310358987A CN 103397235 A CN103397235 A CN 103397235A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
magnesium
aluminum
zinc
manganese
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310358987XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103397235B (zh
Inventor
张丁非
潘复生
蒋璐瑶
郭非
胡光山
谌夏
柴森森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Yuhua New Materials Technology Co Ltd
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN201310358987.XA priority Critical patent/CN103397235B/zh
Publication of CN103397235A publication Critical patent/CN103397235A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103397235B publication Critical patent/CN103397235B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

本发明提供了一种新型镁合金，合金各组分质量百分含量为：Al：5.0～10.0%；Zn：0.1～2.0%；Mn：0.1～1.0%：Cu：0.1～10.0%；不可避免杂质≤0.15%；其余为镁。本发明还提供一种制备所述合金的方法，包括熔炼、机加工、均匀化处理、挤压加工和固溶时效步骤。本发明的镁合金添加了铜，铜与合金中的铝、镁形成高热稳定性的Mg-Al-Cu相，该相弥散分布在基体上，在变形过程中可以钉扎晶界的移动，阻碍位错的滑移和攀移，抑制再结晶晶粒长大，提高合金的综合力学性能。本发明镁合金不含贵重金属，制备方法简单，生产成本低。

Description

一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种镁合金及其制备方法，特别涉及一种高强度镁-铝-锌-锰-铜系镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金作为最轻的商用金属结构材料，其的密度约为铝合金的2/3，钢铁的1/4。与其他金属结构材料相比，镁合金具有比强度、比刚度高，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等优点，在汽车、电子、电器、交通、航空航天等领域具有广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，被称为21世纪的绿色工程材料。
根据镁合金的成型工艺，镁合金主要分为铸造镁合金和变形镁合金。变形镁合金材料通过挤压、锻造、轧制等变形工艺加工后，具有更高的强度、更好的延展性，更能满足多样化的需求。常见的变形镁合金有Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr系列，也就是人们通常说的AZ系列和ZK系列。AZ系镁合金具有中等强度，但塑性和高温性能较差。ZK系镁合金具有良好的强度以及塑性，并且具有优良高温性能，RE元素价格昂贵，大幅度提高了ZK系镁合金的生产成本。
因此，发展新的成本较低，综合力学性能优良的变形镁合金材料，对镁合金在未来广泛应用具有重大的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有优良的综合力学性能，并且生产成本低的镁合金。
本发明公开了一种镁-铝-锌-锰-铜合金，所述合金各组分质量百分含量为：
Al：5.0～10.0%；
Zn：0.1～2.0%；
Mn：0.1～1.0%；
Cu：0.1～10.0%；
不可避免杂质≤0.15%；
其余为镁。
进一步，所述镁-铝-锌-锰-铜合金各组分质量百分含量为：
Al：6.8～7.6%；
Zn：0.5～0.7%；
Mn：0.1～0.2%；
Cu：0.4～4.7%；
不可避免杂质≤0.15%；
其余为镁。
进一步，所述镁-铝-锌-锰-铜合金各组分质量百分含量为：
Al：7.08%；
Zn：0.54%；
Mn：0.14%；
Cu：0.49%；
不可避免杂质≤0.15%；
其余为镁。
本发明还公开了一种制备所述镁-铝-锌-锰-铜合金的方法，包括以下步骤：
1）熔炼：首先按照上述配方选取原材料，然后将原材料放入充有氩气的真空感应炉中熔炼并搅拌均匀，最后用水冷方式冷却所得熔液；
2）机加工：去除步骤1）所得合金表面的氧化层；
3）均匀化处理：加热步骤2）所得合金至410-430℃，并在此温度保温10-14小时，其中加热时间为380-400分钟；
4）挤压加工：将步骤3）所得合金挤压成棒材并快速冷却；
5）热处理：取步骤4）所得合金在400-430℃固溶处理1.5-2.5小时，水淬至室温；然后在150-200℃下时效20-60小时，水淬至室温。
本发明的有益效果在于：1）本发明的镁合金添加了铜，铜与合金中的铝、镁形成高热稳定性的Mg-Al-Cu相；该相弥散分布在基体上，在变形过程中可以钉扎晶界的移动，阻碍位错的滑移和攀移，显著的细化晶粒，提高合金的综合力学性能；2）本发明镁合金中的Mg-Al-Cu相能够提高合金的局部熔化温度，使合金可以在更高的温度下进行热机械加工，从而减少热机械加工变形抗力，提高了加工效率；3）本发明镁合金不含贵重金属，成本低；4）本发明镁合金制备方法工艺简单，对生产设备要求低。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为实施例1和4的镁合金的X-射线衍射谱。
图2为实施例1的镁合金铸态组织金相照片；
图3为实施例1的镁合金均匀化组织金相照片；
图4为实施例4的镁合金铸态组织金相照片；
图5为实施例4的镁合金均匀化组织金相照片；
图6为实施例1的垂直于挤压方向的挤压态镁合金的金相镜照片；
图7为实施例1的平行于挤压方向的挤压态镁合金的金相镜照片；
图8为实施例1的固溶态镁合金的金相照片；
图9为实施例1的时效态镁合金的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面用具体实施方式对本发明做进一步说明，以下实施例中的百分比均为质量百分比。
实施例1
本实施例中制备镁-铝-锌-锰-铜合金的方法，包括以下步骤：1）熔炼：首先按照表1实施例1的配方选取原材料，其中原材料为工业纯镁锭、工业纯铝、工业纯锌、Mg-5%Mn中间合金、纯铜粉末；然后将原材料放入充有氩气的真空感应炉中熔炼，当全部溶化后搅拌2-5分钟，使成分均匀；最后关闭感应炉，取出坩埚并用水冷方式冷却；2）机加工：车削加工去除步骤1）所得合金表面的氧化层，并且使加工后的镁合金的尺寸适合于挤压机加工；3）均匀化处理：随炉加热步骤2）所得合金至420℃，并在此温度保温12小时进行均匀化化退火，其中升温时间为150分钟；4）挤压加工：在挤压机将步骤3）所得合金挤压成棒材并快速冷却，其中挤压加工时主要工艺参数见表2；5）热处理：首先取步骤4）所得合金在420℃固溶处理2小时，水淬至室温；然后在150-200℃下时效20-60小时，水淬至室温。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所选取原材料比例与表1实施例2的配方相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所选取原材料比例与表1实施例3的配方相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所选取原材料比例与表1实施例4的配方相同。
表1本发明实施例中镁合金的化学组成
实施例 Al（%） Zn（%） Mn（%） Cu（%） 杂质总量（%） Mg
实施例1 7.08 0.54 0.14 0.49 0.15 余量
实施例2 7.59 0.70 0.17 1.26 0.15 余量
实施例3 7.32 0.68 0.15 2.99 0.15 余量
实施例4 6.89 0.66 0.15 4.69 0.15 余量
表2本发明实施例镁合金挤压加工参数
实施例 坯料温度/℃ 挤压筒温度/℃ 模具温度/℃ 挤压速度(m/min) 挤压比
1-4 400 400 400 0.7-1 25
下面结合实验数据对实施例1-4的制备方法相同、配比不同的镁-铝-锌-锰-铜合金的性能进行分析。
1、微观组织表征
（1）、取实施例1和4的铸态镁-铝-锌-锰-铜合金样品用X-射线衍射进行物相分析。
图1为实施例1和4的铸态镁-铝-锌-锰-铜合金的X-射线衍射图谱，从图中可以看到，合金中相组成主要为α-Mg、Mg17Al12和Mg-Al-Cu相。
（2）、取实施例1和4的合金样品，用金相显微镜进行金相分析。
图2和图3分别为实施例1的铸态和均匀化态组织金相照片，图4和图5分别为实施例4的铸态和均匀化态组织金相照片。对比图2与图4，可以看出，铜元素含量上升后，铸态组织的枝晶变得发达。对比图3与图5，可以看出，均匀化处理后，合金偏析均得到有效改善，而实施例4均匀化组织晶粒更细小，这是因为实施例4中Mg-Al-Cu相含量更高，而Mg-Al-Cu相在均匀化过程中对晶界的钉扎作用阻碍了晶粒长大。
图6和图7分别为实施例1垂直和平行于挤压方向的挤压态组织形貌，与图3的均匀化态组织相比，挤压加工明显细化了晶粒尺寸，同时挤压后第二相破碎并均匀分布在基体内，故可以有效提高性能。
图8为实例1的固溶态组织形貌，可以看出，固溶处理后晶粒尺寸有所长大，但是大部分第二相融入基体形成过饱和固溶体，这有利于提高合金的综合力学性能。
（3）、取实施例1的时效处理的态镁-铝-锌-锰-铜合金样品，用扫描电子显微镜（型号为TESCANVEGAⅡ）进行微观组织形貌分析。
图9是实施例1时效处理态镁-铝-锌-锰-铜合金样品的扫描电子显微镜照片，从中可以看出：析出相Mg17Al12呈层片状弥散分布，这种弥散分布的Mg17Al12可以有效提高合金强度。
2、力学性能测试
根据国标GB228-2002的标准，将本发明实施例1-4的时效后的镁-铝-锌-锰-铜合金样品加工成标准拉伸试样进行拉伸试样，拉伸样品为圆棒状，试样圆棒的轴线方向与材料的挤压流线方向相同，得出本发明所述镁合金的力学性能数据（见表3）。
表3本发明所述镁合金挤压棒材力学性能
Figure BDA0000367852370000051
从表三可以看出，实施例1-4镁合金的挤压综合力学性能优异，而T6（时效处理）处理后合金的强度指标得到进一步大幅提高。
取AZ31、AZ61、AZ80和ZK60镁合金与本发明实施例1的镁合金进行力学性能比较，相应数据见表4。
表4对比组镁合金挤压棒材的室温力学性能
Figure BDA0000367852370000052
从表4中可以得出，本发明实例1的挤压态镁合金与AZ31合金的挤压态相比抗拉强度提高了25.2%，屈服强度提高14.2%，延伸率提高50%；与AZ61合金的挤压态相比抗拉强度提高10.5%，屈服强度提高12.1%，延伸率提高20%；与AZ80合金的挤压态相比，综合力学性能也有所提高；与目前商业高强度镁合金ZK60合金相比，抗拉强度提高了5.9%，延伸率提高了26.7%；实施例1的T6态镁合金与AZ80合金其T6状态相比，抗拉强度和屈服强度分别提高4.4%和7.3%。
最后，需要指出的是，本实施例只是用于说明本发明而非限制，事实上，当镁-铝-锌-锰-铜合金各组分质量百分含量为：Al：5.0～10.0%，Zn：0.1～2.0%，Mn：0.1～1.0%，Cu：0.1～10.0%，不可避免杂质≤0.15%，其余为镁时；合金都具有较好的综合力学性能，仍属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种镁-铝-锌-锰-铜合金，其特征在于：所述合金各组分质量百分含量为：
Al：5.0～10.0%；
Zn：0.1～2.0%；
Mn：0.1～1.0%；
Cu：0.1～10.0%；
不可避免杂质≤0.15%；
其余为镁。
2.根据权利要求1所述的镁-铝-锌-锰-铜合金，其特征在于：所述合金各组分质量百分含量为：
Al：6.8～7.6%；
Zn：0.5～0.7%；
Mn：0.1～0.2%；
Cu：0.4～4.7%；
不可避免杂质≤0.15%；
其余为镁。
3.根据权利要求1或2所述的镁-铝-锌-锰-铜合金，其特征在于：所述合金各组分质量百分含量为：
Al：7.08%；
Zn：0.54%；
Mn：0.14%；
Cu：0.49%；
不可避免杂质≤0.15%；
其余为镁。
4.一种制备如权利要求1所述镁-铝-锌-锰-铜合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）熔炼：首先按照所述配方选取原材料，然后将原材料放入充有氩气的真空感应炉中熔炼并搅拌均匀，最后用水冷方式冷却所得熔液；
2）机加工：去除步骤1）所得合金表面的氧化层；
3）均匀化处理：加热步骤2）所得合金至410-430℃，并在此温度保温10-14小时，其中加热时间为380-400分钟；
4）挤压加工：将步骤3）所得合金挤压成棒材并快速冷却；
5）热处理：取步骤4）所得合金在400-430℃固溶处理1.5-2.5小时，水淬至室温；然后在150-200℃下时效20-60小时，水淬至室温。
CN201310358987.XA 2013-08-16 2013-08-16 一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法 Active CN103397235B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310358987.XA CN103397235B (zh) 2013-08-16 2013-08-16 一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310358987.XA CN103397235B (zh) 2013-08-16 2013-08-16 一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103397235A true CN103397235A (zh) 2013-11-20
CN103397235B CN103397235B (zh) 2015-08-12

Family

ID=49560933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310358987.XA Active CN103397235B (zh) 2013-08-16 2013-08-16 一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103397235B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103774070A (zh) * 2014-01-22 2014-05-07 赣南师范学院 一种Mg-Zn-Al-Cu系超高强镁合金板材制备方法
CN104152826A (zh) * 2014-07-17 2014-11-19 南昌大学 一种Mg-Al-Zn-Y稀土镁合金的热处理方法
CN105200292A (zh) * 2015-09-21 2015-12-30 济南大学 一种高强度的Mg-Al-Zn合金及其制备方法
WO2017168696A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社栗本鐵工所 分解性Ｍｇ合金
CN107326235A (zh) * 2017-07-20 2017-11-07 重庆大学 一种含Cu的高强Mg‑Zn‑Al系变形镁合金及其制备方法
CN108130466A (zh) * 2017-11-28 2018-06-08 重庆科技学院 一种多元素复合强化高强度低成本镁合金及其制备方法
CN108251726A (zh) * 2018-02-08 2018-07-06 山东弗泽瑞金属科技有限公司 适用于真空低速压铸方法的镁合金材料
CN114686738A (zh) * 2022-04-12 2022-07-01 重庆大学 一种高强度高模量镁基多组元轻质合金及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240110269A1 (en) * 2019-10-18 2024-04-04 Kurimoto, Ltd. Degradable magnesium alloy

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101565789A (zh) * 2008-04-23 2009-10-28 Gkss-盖斯特哈赫特研究中心有限责任公司 延性镁合金
CN102418020A (zh) * 2011-12-02 2012-04-18 重庆市科学技术研究院 强化az系镁合金及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101565789A (zh) * 2008-04-23 2009-10-28 Gkss-盖斯特哈赫特研究中心有限责任公司 延性镁合金
CN102418020A (zh) * 2011-12-02 2012-04-18 重庆市科学技术研究院 强化az系镁合金及其制备方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103774070A (zh) * 2014-01-22 2014-05-07 赣南师范学院 一种Mg-Zn-Al-Cu系超高强镁合金板材制备方法
CN103774070B (zh) * 2014-01-22 2015-11-11 赣南师范学院 一种Mg-Zn-Al-Cu系超高强镁合金板材制备方法
CN104152826A (zh) * 2014-07-17 2014-11-19 南昌大学 一种Mg-Al-Zn-Y稀土镁合金的热处理方法
CN104152826B (zh) * 2014-07-17 2016-08-24 南昌大学 一种Mg-Al-Zn-Y稀土镁合金的热处理方法
CN105200292A (zh) * 2015-09-21 2015-12-30 济南大学 一种高强度的Mg-Al-Zn合金及其制备方法
WO2017168696A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社栗本鐵工所 分解性Ｍｇ合金
CN108884528A (zh) * 2016-03-31 2018-11-23 株式会社栗本铁工所 降解性Mg合金
EP3438303A4 (en) * 2016-03-31 2019-02-06 Kurimoto, Ltd. DEGRADABLE MG ALLOY
CN107326235A (zh) * 2017-07-20 2017-11-07 重庆大学 一种含Cu的高强Mg‑Zn‑Al系变形镁合金及其制备方法
CN108130466A (zh) * 2017-11-28 2018-06-08 重庆科技学院 一种多元素复合强化高强度低成本镁合金及其制备方法
CN108251726A (zh) * 2018-02-08 2018-07-06 山东弗泽瑞金属科技有限公司 适用于真空低速压铸方法的镁合金材料
CN114686738A (zh) * 2022-04-12 2022-07-01 重庆大学 一种高强度高模量镁基多组元轻质合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103397235B (zh) 2015-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103397235B (zh) 一种镁-铝-锌-锰-铜合金及其制备方法
EP3650561B1 (en) Plastic wrought magnesium alloy and preparation method thereof
CN102230118B (zh) 一种具有高强度和高屈强比的镁合金及其制备方法
CN109266930B (zh) 一种高强韧变形镁合金及其制备方法
CN103290285B (zh) 一种镁-锌-锰-锡-钇合金及其制备方法
CN109182857B (zh) 一种高强韧变形镁合金及制备方法
CN109182809B (zh) 一种低成本高强韧变形镁合金及其制备方法
CN106521278A (zh) 一种高强度镁‑锌‑锰‑钇‑铈镁合金及其制备方法
CN109628809B (zh) 一种Mg-Al系多元镁合金及其亚快速凝固制备方法
CN109338187B (zh) 一种低成本可高速挤压的高强韧变形镁合金及其制备方法
CN109266935B (zh) 一种具有纳米组织特点的变形镁合金及其制备方法
CN101798651A (zh) 一种高性能变形镁合金材料
CN104152769A (zh) 一种导热镁合金及其制备方法
CN103343270B (zh) 一种高强度镁-铝-锰-锶合金及其制备方法
CN102031433A (zh) 高含锌量的镁-锌-锰-铈系镁合金材料
CN109252079B (zh) 一种低成本高强镁合金及其制备方法
CN103305736B (zh) 一种镁-锂-铝-锶-钇合金及其制备方法
CN109234592B (zh) 一种低温轧制高强韧变形镁合金及其制备方法
CN102226244A (zh) 一种高强度镁-锌-锰-钇镁合金材料
CN103225031B (zh) 一种镁-锌-锰-锡-钕合金及其制备方法
CN109790612B (zh) 由铝基合金生产变形的半成品的方法
CN103938044B (zh) 一种适用于挤压的镁-锡-锌-铝变形镁合金
CN109371301B (zh) 一种室温高塑性镁合金及其制备方法
CN113802038B (zh) 一种车轮用镁合金及其制备方法
CN105525176A (zh) 一种Mg-Gd-Y-Zr合金的制备及其处理工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191210

Address after: Room 317, No.51 majiaao, Heishan Town, Wansheng Economic Development Zone, Chongqing 400802

Patentee after: Chongqing Yuhua New Materials Technology Co., Ltd.

Address before: 400044 Shapingba street, Shapingba District, Chongqing, No. 174

Patentee before: Chongqing University

TR01 Transfer of patent right