CN107904461B - 一种低成本高性能镁合金型材及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本高性能镁合金型材，各组分及其重量百分数为：Mn为0.1‑0.8％，Zn为0.1‑1.0％，Ce为0.1‑1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质。本发明摒弃了传统镁合金型材制备工艺中加入大量的如Y、La、Gd等的稀土元素，而是通过Mg与微量元素Mn、Zn和Ce均匀混合制备微合金化镁合金型材，使得加入的微量元素的成本得到了有效地控制，同时镁合金型材的综合性能也得到了显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料及冶金技术领域，具体涉及一种低成本高性能镁合金型材及制备方法。
背景技术
镁合金具有低密度、高比强度、减振性能优良及易于回收等优点，满足产品零件的轻、薄和一体化等要求，已广泛在航天航空、交通运输和3C产品领域上应用。目前，大部分变形镁合金提高其性能，如强度、塑性及成形性，大部分采用加入稀土元素和大塑性变形的方法，但其成本昂贵、加工复杂和生产率低。对于镁合金型材，可通过一次挤压成型制备，但其晶粒粗大和织构强，都不利于型材后期二次加工成型。因此，改善镁合金型材的性能，是拓展镁合金应用和发展其塑性加工工艺的保障和基础，对于低成本高性能镁合金的制备及加工具有重大意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种低成本高性能镁合金型材及制备方法，降低了制造成本，细化了晶粒，提高了镁合金型材的综合性能。
本发明提供了一种低成本高性能镁合金型材，各组分及其重量百分数为：Mn为0.1-0.8％，Zn为0.1-1.0％，Ce为0.1-1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质。
优选地，低成本高性能镁合金型材的各组分及其重量百分数为：Mn为0.2-0.7％，Zn为0.2-0.7％，Ce为0.2-0.7％，余量为Mg和不可避免的杂质。
优选地，低成本高性能镁合金型材的各组分及其重量百分数为Mn为：0.2-0.4％，Zn为0.2-0.4％，Ce为0.2-0.4％，余量为Mg和不可避免的杂质。
本发明还提供了一种低成本高性能镁合金型材的制备方法，使用前述的低成本高性能镁合金型材，包括如下步骤：
S1：按照镁合金型材的原料比例混合均匀；
S2：将混合均匀的原料投入保护气氛熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700℃-720℃，保温10min-30min，然后浇铸成φ130mm的铸锭；
S3：将浇注后的铸锭放入热处理炉中进行热处理，热处理温度为100℃-400℃，保温时间1-10小时，获得组织为单相固溶体的铸锭；
S4：将单相固溶体铸锭放入挤压设备中进行挤压，挤压温度为80℃-300℃，获得镁合金型材成品。
优选地，步骤S3中，热处理的保温时间为4-6小时。
本发明的有益效果：
本发明摒弃了传统镁合金型材制备工艺中加入大量的如Y、La、Gd等的稀土元素，而是通过Mg与微量元素Mn、Zn和Ce均匀混合制备微合金化镁合金型材，使得加入的微量元素的成本得到了有效地控制，同时镁合金型材的综合性能也得到了显著提高。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明公开了一种低成本高性能镁合金型材，各组分及其重量百分数为：Mn为0.1-0.8％，Zn为0.1-1.0％，Ce为0.1-1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质。本发明摒弃了传统镁合金型材制备工艺中加入大量的如Y、La、Gd等的稀土元素，而是通过Mg与微量元素Mn、Zn和Ce均匀混合制备微合金化镁合金型材。传统工艺中加入的Y、La、Gd等大量稀土元素，虽然可显著提高镁合金型材的强度，但是这些稀土元素的价格昂贵且加入量大，熔炼工艺也比较复杂。本发明通过使用微量元素Mn、Zn和Ce代替传统工艺中的大量稀土元素，使得镁合金型材内部组织晶粒得到了细化，织构得到了弱化，从而显著提高了镁合金型材的综合性能，同时也使得加入的微量元素的成本得到了有效地控制。
本实施例中，低成本高性能镁合金型材的各组分及其重量百分数为：Mn为0.2-0.7％，Zn为0.2-0.7％，Ce为0.2-0.7％，余量为Mg和不可避免的杂质。通过进一步控制微量元素Mn、Zn和Ce的用量，使得镁合金型材内的各组分更加精确，提高了镁合金型材综合性能的稳定性。
本实施例中，低成本高性能镁合金型材的各组分及其重量百分数为Mn为：0.2-0.4％，Zn为0.2-0.4％，Ce为0.2-0.4％，余量为Mg和不可避免的杂质。通过进一步控制微量元素Mn、Zn和Ce的用量，使得镁合金型材内的各组分更加精确，进一步提高了镁合金型材综合性能的稳定性。
本发明还公开了一种低成本高性能镁合金型材的制备方法，使用前述的低成本高性能镁合金型材，包括如下步骤：
S1：按照镁合金型材的原料比例混合均匀；
S2：将混合均匀的原料投入保护气氛熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700℃-720℃，保温10min-30min，然后浇铸成φ130mm的铸锭；
S3：将浇注后的铸锭放入热处理炉中进行热处理，热处理温度为100℃-400℃，保温时间1-10小时，获得组织为单相固溶体的铸锭；
S4：将单相固溶体铸锭放入挤压设备中进行挤压，挤压温度为80℃-300℃，获得镁合金型材成品。
在制备镁合金型材过程中，通过对熔炼温度和保温时间，热处理温度和保温时间，以及挤压温度和挤压速度的控制，使得按照前述配比的镁合金型材的原料在该生产工艺下，能够获得各方面性能优良的镁合金型材。而热处理过程中获得的单相固溶体是指溶质原子完全溶解于固态金属溶剂中形成的合金相，可显著提高镁合金型材的机械性能、抗腐蚀性能和压力加工性能。
本实施例中，步骤S3中，热处理的保温时间为4-6小时。通过进一步精确热处理的保温时间，使得浇注后的铸锭在热处理的过程中其内部的组织更加均匀化，从而提高了镁合金型材的性能。
具体的，通过一个例子来表明，其中镁合金型材的各组分及其重量百分数为Mn为：0.2-0.4％，Zn为0.2-0.4％，Ce为0.2-0.4％，余量为Mg和不可避免的杂质，该镁合金型材通过上述制备方法进行加工镁合金棒材，棒材的直径为16mm。经相关实验设备检测显示，熔炼浇注后的铸锭的晶粒尺寸为410μm-430μm；挤压成棒材后的延伸率为18-22％，抗拉强度为332MPa-346MPa，屈服强度为300MPa-305MPa，晶粒尺寸为5.6μm-6.5μm。从检测数据表明，本发明通过加入微量元素Mn、Zn和Ce制备出的镁合金型材，具备良好的综合性能，同时使得镁合金型材的制造成本得到了有效控制。
最后应说明的是：以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种低成本高性能镁合金型材，其特征在于，各组分及其重量百分数为Mn为：0.2-0.4％，Zn为0.2-0.4％，Ce为0.2-0.4％，余量为Mg和不可避免的杂质；所述的低成本高性能镁合金型材，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按照镁合金型材的原料比例混合均匀；
S2：将混合均匀的原料投入保护气氛熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700℃-720℃，保温10min-30min，然后浇铸成φ130mm的铸锭；
S3：将浇注后的铸锭放入热处理炉中进行热处理，热处理温度为100℃-400℃，保温时间1-10小时，获得组织为单相固溶体的铸锭；
S4：将单相固溶体铸锭放入挤压设备中进行挤压，挤压温度为80℃-300℃，获得镁合金型材成品。
2.根据权利要求1所述低成本高性能镁合金型材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按照镁合金型材的原料比例混合均匀；
S2：将混合均匀的原料投入保护气氛熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700℃-720℃，保温10min-30min，然后浇铸成φ130mm的铸锭；
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S4：将单相固溶体铸锭放入挤压设备中进行挤压，挤压温度为80℃-300℃，获得镁合金型材成品。
3.根据权利要求2所述的低成本高性能镁合金型材的制备方法，其特征在于：步骤S3中，热处理的保温时间为4-6小时。
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