CN106917021B - 一种高塑耐热az系高铝镁合金挤压材及其制备方法 - Google Patents
一种高塑耐热az系高铝镁合金挤压材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106917021B CN106917021B CN201710120001.3A CN201710120001A CN106917021B CN 106917021 B CN106917021 B CN 106917021B CN 201710120001 A CN201710120001 A CN 201710120001A CN 106917021 B CN106917021 B CN 106917021B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium alloy
- contents
- resisting
- squeeze wood
- plastic heat
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
本发明属于金属材料技术及冶金技术领域,具体涉及一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法。本发明的技术方案如下:一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材,其合金组分的质量百分比为:Al含量为9.0~11.0%,Zn含量为0.5~1.0%,Mn含量为0.1~0.25%,Sm和La总含量为0.15~0.55%,杂质元素总含量小于0.05%,其余为Mg,其中Sm含量为0.1~0.5%,La含量为0.05~0.4%。本发明提供的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法,通过在AZ80镁合金基础上提高Al含量和微量组合添加稀土元素Sm和La,并通过挤压工艺参数的调整,降低镁合金的屈强比,提高镁合金的伸长率和耐热性。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术及冶金技术领域,具体涉及一种高塑耐热AZ系高铝镁合金及其挤压材的制备方法。
背景技术
镁合金是结构轻量化的理想材料,具有密度小、比强高、易回收利用,以及减振性、电磁屏蔽性和机械加工性能优良等优点,在汽车、航空航天、3C、国防等领域的应用拥有广阔的应用前景。目前工业通用镁合金主要分为铸造镁合金和变形镁合金两大类,变形镁合金可以通过锻造、挤压、轧制等工艺获得,相较于铸造镁合金,具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的尺寸,应用也更为广泛。但是目前工业上广泛应用的AZ系镁合金存在绝对强度低(特别是高温力学性能低),塑性成形能力差(特别是二次成形能力差),以及耐蚀性差等问题,严重制约了镁合金材料的应用领域。其中AZ80变形镁合金的二次成形能力和耐热性亟待改善。例如,挤压态AZ80镁合金的拉伸性能(ASM handbook:Magnesium andMagnesium Alloys)室温下分别为:屈服强度250MPa,抗拉强度340MPa,伸长率11%,屈强比(Rp0.2/Rm)0.735;高温(150℃)下分别为:175MPa,240MPa,26%,和0.729。可见,其屈强比较高,伸长率较低,且高温时的屈服强度和抗拉强度分别降低80MPa和100MPa,均只有室温的2/3左右。因此,如果通过合金成分的调整,并结合制备工艺的改进,能够改善AZ80镁合金的成形性以及耐热性,将具有重要意义。
AZ系镁合金的耐热性差与合金中存在低熔点Mg17Al12相以及没有耐高温稳定沉淀相有关。在镁合金中稀土元素RE能够优先与Al元素生成热稳定性高的合金相,同时减少低熔点Mg17Al12相的析出,限制位错运动和改善晶界结构状态,从而提高镁合金的室温和高温力学性能,但是,大量添加昂贵的Nd、Y、Gd等稀土元素也会带来镁合金材料成本的显著增加,同样制约了镁合金材料的应用。因此,选择具有较低成本的La、Ce、Pr和Sm等轻稀土元素作为添加剂是目前耐热镁-稀土合金开发的重要方向。在ZL201310085973.5专利中,公布了在AZ80镁合金中添加0.2~1.5%Sm以改善其耐热性的方法,虽然在150℃下抗拉强度可达到300MPa以上,但室温伸长率较低,最大不超过11%。一般来说,降低屈强比(Rp0.2/Rm)和提高伸长率可以提高金属材料的塑性变形能力。
发明内容
本发明提供一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法,通过在AZ80镁合金基础上提高Al含量和微量组合添加稀土元素Sm和La,并通过挤压工艺参数的调整,降低镁合金的屈强比,提高镁合金的伸长率和耐热性。
本发明的技术方案如下:
一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材,其合金组分的质量百分比为:Al含量为9.0~11.0%,Zn含量为0.5~1.0%,Mn含量为0.1~0.25%,Sm和La总含量为0.15~0.55%,杂质元素总含量小于0.05%,其余为Mg,其中Sm含量为0.1~0.5%,La含量为0.05~0.4%。
所述的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材,其优选方案为,Al含量为9.4~10.5%,Zn含量为0.5~0.7%,Mn含量为0.1~0.2%,Sm和La总含量为0.3~0.45%,其中Sm含量为0.15~0.4%,La含量为0.05~0.3%。
一种如上述的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的制备方法,包括以下步骤:
(1)熔炼铸锭:在保护气作用下,分别将按所述质量百分比称好的镁锭、铝锭、锌锭、无水MnCl2置于熔炉中,加热至710~715℃使其熔化,扒渣以去除漂浮在熔体表面的杂质,在熔体表面均匀撒上RJ-5熔剂作为覆盖剂,加入按所述质量百分比称好的Sm中间合金和La中间合金,升温至730~750℃,Sm中间合金和La中间合金熔化后继续加入RJ-5熔剂进行搅拌精炼,之后静置8~10min,待熔体温度降至710±3℃时进行扒渣,在保护气作用下浇铸预先加热至150~250℃的低碳钢模具中,得到镁合金铸锭;
(2)均匀化:将步骤(1)所得镁合金铸锭置于马弗炉中,在400~420℃下保温10~12小时进行均匀化处理,随后空冷至室温,车削加工为Φ46mm×100mm的镁合金棒材;
(3)热挤压:将步骤(2)所得镁合金棒材于350℃保温2小时后,利用反向挤压装置,在300吨油压机上进行热挤压,挤压温度为350℃,挤压出口速度为1.8~1.9m/min,挤压比为16:1~18:1,随后空冷至室温,得到挤压材。
所述的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的制备方法,其优选方案为,镁锭的纯度≥99.9wt.%、铝锭的纯度≥99.7wt.%、锌锭的纯度≥99.99wt.%,Sm中间合金和La中间合金的成分分别为Mg-30wt.%Sm和Mg-25wt.%La。
所述的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的制备方法,其优选方案为,所述保护气为CO2和SF6的混合气体,体积比为CO2:SF6=100:1。
本发明的有益效果为:
(1)本发明在AZ80镁合金基础上,通过提高铝含量和微量组合添加稀土元素Sm、La,在镁合金中优先形成了热稳定性高的Al2Sm和Al11La3合金相,抑制了低熔点Mg17Al12相的形成,改善了晶界结构状态,经过均匀化和挤压工艺参数调整处理后,显著细化了镁合金组织,明显降低了室温屈服比,提高了室温伸长率和150℃高温抗拉强度;
(2)本发明的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材具有高塑、耐热的特点,具体表现为:室温下,该镁合金的抗拉强度为300~340MPa,屈服强度为160~190MPa,伸长率为23~26%,屈强比为0.5~0.6;150℃高温下,该镁合金的抗拉强度为250~280MPa,屈服强度为170~180MPa,伸长率为29~35%,屈强比为0.6~0.7;
(3)本发明的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材,可通过低挤压比挤压变形获得,其中,挤压温度为350℃,挤压比为16:1~18:1,挤压工艺简单易实施,同时,该合金经过高温低挤压比挤压后未出现过烧现象,具有高塑和耐热的特性。
附图说明
图1为本发明实施例1所得的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的XRD谱图;
图2为本发明实施例1所得的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的典型金相组织图;
图3为本发明实施例1所得的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的典型SEM组织图;
图4为本发明的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的拉伸试样尺寸图;
图5本发明实施例2所得的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的XRD谱图;
图6为本发明实施例2所得的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的典型金相组织图;
图7为本发明实施例2所得的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的典型SEM组织图。
具体实施方式
结合本发明方案的内容,提供以下四个实施例,但本发明的保护范围不限于下述四个实施例。
实施例1
本实施例中高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材,由以下质量百分比的组分组成:9.0%Al,0.7%Zn,0.2%Mn,0.4%Sm+0.05%La,余量为镁和不可避免的杂质元素。
其制备方法如下:
采用电阻熔炼炉,在SF6与CO2体积比为1:100的混合气体保护气氛下,将Mg加热到710℃熔化,按组分的质量百分比加入Al、Zn和Mn,采用RJ-5熔剂对镁合金熔体进行净化处理和覆盖保护,按Sm和La的质量百分比加入Mg-30%Sm和Mg-25%La中间合金,升温至730℃,合金熔化后继续加入RJ-5熔剂进行精炼搅拌,随后静置9min,待熔体温度降至710℃时进行扒渣,在保护气作用下浇铸到预先加热至200℃的低碳钢模具中,得到具有高塑和耐热特性的AZ系镁合金铸锭。将该镁合金铸锭于420℃保温10h,空冷至室温,并车削加工为Φ46mm×100mm的镁合金棒材,去除表面的氧化部分。经过350℃×2h的保温处理后,利用反向挤压装置,在300吨油压机上,以1.9mm/min的出口速度挤压该镁合金棒材,得到Φ12mm的镁合金挤压材,挤压比为17.4:1。
挤压材的XRD谱如附图1所示,典型金相组织如附图2所示,SEM组织分别如附图3所示。将其加工成如附图4所示的拉伸试样,在Instron8032拉伸机上进行室温和150℃高温拉伸,拉伸速度均为1mm/min,其拉伸性能如表1所示,平均值分别为:室温下,抗拉强度=310MPa,屈服强度=160MPa,伸长率=25.5%,屈强比=0.516;高温(150℃)下,抗拉强度=275MPa,屈服强度=175MPa,伸长率=29%,屈强比=0.636。
实施例2
本实施例中高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材,由以下质量百分比的组分组成:9.43%Al,0.5%Zn,0.1%Mn,0.15%Sm+0.3%La,余量为镁和不可避免的杂质元素。
其制备方法与实施例1相同。
挤压材的XRD谱如附图5所示,典型金相组织如附图6所示,SEM组织分别如附图7所示。将其加工成如附图4所示的拉伸试样,在Instron8032拉伸机上进行室温和150℃高温拉伸,拉伸速度均为1mm/min,其拉伸性能如表1所示,平均值分别为:室温下,抗拉强度=330MPa,屈服强度=180MPa,伸长率=26%,屈强比为0.545;高温(150℃)下,抗拉强度=270MPa,屈服强度=177MPa,伸长率=30%,屈强比为0.655。
实施例3
本实施例中高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材,由以下质量百分比的组分组成:10.5%Al,0.5%Zn,0.12%Mn,0.2%Sm+0.15%La,余量为镁和不可避免的杂质元素。
其制备方法与实施例1相同。
将其加工成如附图4所示的拉伸试样,在Instron8032拉伸机上进行室温和150℃高温拉伸,拉伸速度均为1mm/min,其拉伸性能如表1所示,平均值分别为:室温下,抗拉强度=333MPa,屈服强度=182MPa,伸长率=23%,屈强比为0.550;高温(150℃)下,抗拉强度=260MPa,屈服强度=173MPa,伸长率=33%,屈强比为0.665。
实施例4
本实施例中高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材,由以下质量百分比的组分组成:9.8%Al,0.58%Zn,0.11%Mn,0.1%Sm+0.2%La,余量为镁和不可避免的杂质元素。
其制备方法与实施例1相同。
将其加工成如附图4所示的拉伸试样,在Instron8032拉伸机上分别进行室温和150℃高温拉伸,拉伸速度均为1mm/min,其拉伸性能如表1所示,平均值分别为:室温下,抗拉强度=335MPa,屈服强度=186MPa,伸长率=20%,屈强比为0.555;高温(150℃)下,抗拉强度=252MPa,屈服强度=170MPa,伸长率=35%,屈强比为0.674。
表1实施例所得镁合金的拉伸力学性能测试结果
(*注:AZ80挤压材的力学性能数据出自ASM handbook:Magnesium and MagnesiumAlloys)
Claims (4)
1.一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的制备方法,高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的合金组分的质量百分比为:Al含量为9.0~11.0%,Zn含量为0.5~1.0%,Mn含量为0.1~0.25%, Sm和La总含量为0.3~0.45%,杂质元素总含量小于0.05%,其余为Mg ,其中Sm含量为0.15~0.4%,La含量为0.05~0.3%;其特征在于,包括以下步骤:
(1) 熔炼铸锭:在保护气作用下,分别将按所述质量百分比称好的镁锭、铝锭、锌锭、无水MnCl2置于熔炉中,加热至710~715℃使其熔化,扒渣以去除漂浮在熔体表面的杂质,在熔体表面均匀撒上RJ-5熔剂作为覆盖剂,加入按所述质量百分比称好的Sm中间合金和La中间合金,升温至730~750℃,Sm中间合金和La中间合金熔化后继续加入RJ-5熔剂进行搅拌精炼,之后静置8~10min,待熔体温度降至710±3℃时进行扒渣,在保护气作用下浇铸预先加热至150~250℃的低碳钢模具中,得到镁合金铸锭;
(2) 均匀化:将步骤(1)所得镁合金铸锭置于马弗炉中,在400~420℃下保温10~12小时进行均匀化处理,随后空冷至室温,车削加工为Φ46mm×100mm的镁合金棒材;
(3) 热挤压:将步骤(2)所得镁合金棒材于350℃保温2小时后,利用反向挤压装置,在300吨油压机上进行热挤压,挤压温度为350℃,挤压出口速度为1.8~1.9m/min,挤压比为16:1~18:1,随后空冷至室温,得到挤压材。
2.根据权利要求1所述的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的制备方法,其特征在于,Al含量为9.4~10.5%,Zn含量为0.5~0.7%,Mn含量为0.1~0.2%,Sm和La总含量为0.3~0.45%,其中Sm含量为0.15~0.4%,La含量为0.05~0.3%。
3.根据权利要求1所述的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的制备方法,其特征在于,镁锭的纯度≥99.9wt.%、铝锭的纯度≥99.7wt.%、锌锭的纯度≥99.99wt.%,Sm中间合金和La中间合金的成分分别为Mg-30wt.%Sm和Mg-25wt.%La。
4.根据权利要求1所述的高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材的制备方法,其特征在于,所述保护气为CO2和SF6的混合气体,体积比为CO2:SF6 = 100:1。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710120001.3A CN106917021B (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | 一种高塑耐热az系高铝镁合金挤压材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710120001.3A CN106917021B (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | 一种高塑耐热az系高铝镁合金挤压材及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106917021A CN106917021A (zh) | 2017-07-04 |
CN106917021B true CN106917021B (zh) | 2018-10-16 |
Family
ID=59460414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710120001.3A Active CN106917021B (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | 一种高塑耐热az系高铝镁合金挤压材及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106917021B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109825750A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-05-31 | 东北大学 | 一种低稀土高耐蚀镁合金及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101078078A (zh) * | 2007-06-25 | 2007-11-28 | 中南大学 | 一种含稀土的镁铝锌锰合金及其制备方法 |
CN102994840A (zh) * | 2011-09-09 | 2013-03-27 | 武汉铁盟机电有限公司 | 一种MgAlZn系耐热镁合金 |
CN103074530A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-05-01 | 南昌大学 | 一种高强耐热镁合金的制备方法 |
CN104674091A (zh) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 苏州昊卓新材料有限公司 | 一种镁基合金 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5089945B2 (ja) * | 2006-09-14 | 2012-12-05 | 国立大学法人 熊本大学 | 高耐食性を有する高強度マグネシウム合金 |
JP2008106337A (ja) * | 2006-10-27 | 2008-05-08 | Shingijutsu Kenkyusho:Kk | マグネシウム合金の圧延材およびその製造方法 |
-
2017
- 2017-03-02 CN CN201710120001.3A patent/CN106917021B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101078078A (zh) * | 2007-06-25 | 2007-11-28 | 中南大学 | 一种含稀土的镁铝锌锰合金及其制备方法 |
CN102994840A (zh) * | 2011-09-09 | 2013-03-27 | 武汉铁盟机电有限公司 | 一种MgAlZn系耐热镁合金 |
CN103074530A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-05-01 | 南昌大学 | 一种高强耐热镁合金的制备方法 |
CN104674091A (zh) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 苏州昊卓新材料有限公司 | 一种镁基合金 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106917021A (zh) | 2017-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103667825B (zh) | 一种超高强高韧耐蚀铝合金及其制造方法 | |
CN100545286C (zh) | 高强度抗蠕变镁合金及其制备方法 | |
CN102732763B (zh) | 一种高强度Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金 | |
CN106756370A (zh) | 一种高强韧耐蚀防燃Mg‑Gd‑Y‑Zn‑Zr合金及其制备方法 | |
CN104032195B (zh) | 一种可高效挤压低成本高性能导热镁合金及其制备方法 | |
CN102392165B (zh) | 一种具有高强度的变形镁合金及其挤压材的制备方法 | |
CN102051509A (zh) | 高强韧耐热Mg—Al—RE—Mn变形镁合金及其板材的制备方法 | |
CN104561688A (zh) | 一种耐热铸造铝合金及其重力铸造方法 | |
CN105154734A (zh) | 一种可高速挤压的变形镁合金及其制备方法 | |
CN108385007A (zh) | 一种低成本的高性能耐热变形镁合金材料及其制备方法 | |
CN104152769B (zh) | 一种导热镁合金及其制备方法 | |
CN105714168A (zh) | 一种高屈服强度镁合金及其制备方法 | |
CN105401032A (zh) | 一种低成本高导热压铸镁合金及其制造方法 | |
CN101440450A (zh) | 一种含镧ae系耐热压铸镁合金的制备方法 | |
CN109930045B (zh) | 适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd合金及其制备方法 | |
CN106756363B (zh) | 一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金及其制备方法 | |
CN106676355B (zh) | 一种高塑耐热az系镁合金挤压材及其制备方法 | |
WO2020199470A1 (zh) | 一种低稀土高耐蚀镁合金及其制备方法 | |
CN104498797A (zh) | 一种低热裂倾向高强铸造镁合金及其制备方法 | |
CN104073702A (zh) | 一种稀土镁合金及其制备方法 | |
CN106222507B (zh) | 一种低成本高阻尼高强度Mg-Zn-Ce合金及其制备方法 | |
SU et al. | Microstructure and mechanical properties of Mg-6Al-0.3 Mn-xY alloys prepared by casting and hot rolling | |
CN106917021B (zh) | 一种高塑耐热az系高铝镁合金挤压材及其制备方法 | |
US20200354818A1 (en) | High Strength Microalloyed Magnesium Alloy | |
CN105821269A (zh) | 一种高强耐疲劳稀土镁合金及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |