CN113388767A - 一种高性能的镁合金材料及制备方法 - Google Patents
一种高性能的镁合金材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113388767A CN113388767A CN202110876962.3A CN202110876962A CN113388767A CN 113388767 A CN113388767 A CN 113388767A CN 202110876962 A CN202110876962 A CN 202110876962A CN 113388767 A CN113388767 A CN 113388767A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy material
- magnesium alloy
- temperature
- ingot
- material according
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 31
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 14
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 11
- 235000012438 extruded product Nutrition 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
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
- C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium 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
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- 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
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
-
- 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)
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高性能的镁合金材料及制备方法，本发明的镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：Zn元素：4.0％‑7％，Zr元素：0.4％‑1.2％，Nd元素：1％‑2％，Y元素：0.5％‑2％，其余为镁元素。本发明的镁合金材料的力学性能较高，抗拉强度最低为260MPa。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种高性能的镁合金材料及制备方法。
背景技术
当前实用金属材料中最轻的是镁合金，它有“21世纪绿色工程材料”的美称。镁合金具有比强度高、弹性模量大、散热好、减震性好、承受冲击载荷能力强等优点。镁合金在某些特定环境下可以代替塑料、铝合金和钢制零件，是交通运输行业、航空航天、通讯电子等领域不可或缺的金属材料之一。但是，镁合金室温塑性差、强度低，这在一定程度上限制了它的应用。因此，对于高强镁合金的研究与制备就显得尤为重要。目前，高强度镁合金的强化工艺有大塑性变形、合金强化、热处理等。
发明内容
本发明为解决背景技术中存在的技术问题，而提供一种高性能的镁合金材料及制备方法，其力学性能较高，抗拉强度最低为260MPa。
本发明的技术解决方案是：本发明为一种高性能的镁合金材料，其特殊之处在于：所述镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：Zn元素：4.0％-7％，Zr元素：0.4％-1.2％，Nd元素：1％-2％，Y元素：0.5％-2％，其余为镁元素。
进一步的，Y元素为Mg-Y中间合金。
进一步的，Nd元素为Mg-Nd中间合金。
进一步的，Zr元素为Mg-Zr中间合金。
进一步的，Zn元素为纯元素。
一种制备上述的高性能的镁合金材料的方法，其特殊之处在于：所述制备方法包括以下步骤：
1)合金配料:按照配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼设备为中频熔炼炉，合金铸锭含Zn元素：4.0％-7％，Zr元素：0.4％-1.2％，Nd元素：1％-2％，Y元素：0.5％-2％，其余为镁元素；
2)铸锭退火：对铸锭进行均质化处理：均质化温度：280℃-350℃，时间：8h；水淬；
3)挤压。
进一步的，步骤1)中的熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.05-1％，其余为CO2，加热功率10-20kw预加热10-25分钟后，加热功率15-35kw加热至溶液全熔，然后在加热功率30-35kw保温20-40分钟，再以加热功率10-20kw降温15-30分钟至浇注温度，浇铸温度：670℃-730℃，然后浇注。
进一步的，步骤中3)挤压的具体步骤如下：
铸锭加热时间：D÷1.2mm/min(D为铸锭直径，单位mm)；
铸锭加热温度：260-300℃；
挤压模具温度：280-320℃；
挤压比：15-40。
进一步的，步骤3)之后还包括步骤4)挤压产品的时效处理：挤压产品时效处理温度：150-210℃，保温时间：8-12小时。
本发明的有益效果是：
1)在合金中添加1％-2％的Nd元素以增强合金的固溶强化作用和细晶强化作用；
2)在合金中添加0.5％-2％的Y元素以增强合金的抗氧化性能；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
实施例1
本发明的高性能的镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，Zn元素：4.3％，Zr元素：0.6％，Nd元素：1.3％，Y元素：0.7％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.7％，其余为CO2，加热功率15kw预加热13分钟后，加热功率25kw加热至溶液全熔，然后在加热功率30kw保温25分钟，再以加热功率12kw降温15分钟至浇注温度，浇铸温度：690℃，然后浇注；
2)铸锭退火：
对铸锭进行均质化处理：均质化温度：290℃，时间：8h；水淬；
3)挤压：
铸锭加热时间及温度：直径360mm铸锭加热温度300℃，到温后保温时间330min；
挤压模具温度：320℃；
挤压过程中挤压比为20；
4)时效处理：
挤压产品180℃保温10小时。
得到的高性能的镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
| 状态 | 抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 延伸率/％ |
| 铸锭未退火 | 389 | 337 | 5 |
| 铸锭退火 | 346 | 296 | 7 |
| 挤压产品 | 479 | 420 | 10 |
| 均匀化处理 | 538 | 439 | 12 |
实施例2
本发明的高性能的镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，Zn元素：5.5％，Zr元素：0.8％，Nd元素：1.6％，Y元素：1.2％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.9％，其余为CO2，加热功率18w预加热15分钟后，加热功率30kw加热至溶液全熔，然后在加热功率32kw保温28分钟，再以加热功率13kw降温20分钟至浇注温度，浇铸温度：695℃，然后浇注；
2)铸锭退火：
对铸锭进行均质化处理：均质化温度：300℃，时间：8h；水淬；
3)挤压：
铸锭加热时间及温度：直径360mm铸锭加热温度280℃，到温后保温时间330min；
挤压模具温度：300℃；
挤压过程中挤压比为25；
4)时效处理：
挤压产品200℃保温9小时。
得到的高性能的镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
| 状态 | 抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 延伸率/％ |
| 铸锭未退火 | 402 | 375 | 6 |
| 铸锭退火 | 376 | 332 | 9 |
| 挤压产品 | 449 | 438 | 11 |
| 均匀化处理 | 547 | 456 | 13 |
实施例3
本发明的高性能的镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，Zn元素：6.5％，Zr元素：1.1％，Nd元素：1.8％，Y元素：1.6％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.3％，其余为CO2，加热功率20kw预加热12分钟后，加热功率20kw加热至溶液全熔，然后在加热功率35kw保温30分钟，再以加热功率20kw降温15分钟至浇注温度，浇铸温度：705℃，然后浇注；
2)铸锭退火：
对铸锭进行均质化处理：均质化温度：320℃，时间：8h；水淬；
3)挤压：
铸锭加热时间及温度：直径360mm铸锭加热温度300℃，到温后保温时间330min；
挤压模具温度：290℃；
挤压过程中挤压比为30；
4)时效处理：
挤压产品160℃保温12小时。
得到的高性能的镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
| 状态 | 抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 延伸率/％ |
| 铸锭未退火 | 412 | 398 | 7 |
| 铸锭退火 | 391 | 345 | 10 |
| 挤压产品 | 476 | 428 | 13 |
| 均匀化处理 | 557 | 476 | 12 |
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
以上，仅为本发明公开的具体实施方式，但本发明公开的保护范围并不局限于此，本发明公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种高性能的镁合金材料，其特征在于：所述镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：Zn元素：4.0％-7％，Zr元素：0.4％-1.2％，Nd元素：1％-2％，Y元素：0.5％-2％，其余为镁元素。
2.根据权利要求1所述的高性能的镁合金材料，其特征在于：所述Y元素为Mg-Y中间合金。
3.根据权利要求1所述的高性能的镁合金材料，其特征在于：所述Nd元素为Mg-Nd中间合金。
4.根据权利要求1所述的高性能的镁合金材料，其特征在于：所述Zr元素为Mg-Zr中间合金。
5.根据权利要求1所述的高性能的镁合金材料，其特征在于：所述Zn元素为纯元素。
6.一种制备权利要求1所述的高性能的镁合金材料的方法，其特征之处在于：所述制备方法包括以下步骤：
1)合金配料:按照配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼设备为中频熔炼炉，合金铸锭含Zn元素：4.0％-7％，Zr元素：0.4％-1.2％，Nd元素：1％-2％，Y元素：0.5％-2％，其余为镁元素；
2)铸锭退火：对铸锭进行均质化处理：均质化温度：280℃-350℃，时间：8h；水淬；
3)挤压。
7.根据权利要求6所述的高性能的镁合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.05-1％，其余为CO2，加热功率10-20kw预加热10-25分钟后，加热功率15-35kw加热至溶液全熔，然后在加热功率30-35kw保温20-40分钟，再以加热功率10-20kw降温15-30分钟至浇注温度，浇铸温度：670℃-730℃，然后浇注。
8.根据权利要求7所述的高性能的镁合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤中3)挤压的具体步骤如下：
铸锭加热时间：D÷1.2mm/min(D为铸锭直径，单位mm)；
铸锭加热温度：260-300℃；
挤压模具温度：280-320℃；
挤压比：15-40。
9.根据权利要求8所述的高性能的镁合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)之后还包括步骤4)挤压产品的时效处理：挤压产品时效处理温度：150-210℃，保温时间：8-12小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110876962.3A CN113388767A (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种高性能的镁合金材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110876962.3A CN113388767A (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种高性能的镁合金材料及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113388767A true CN113388767A (zh) | 2021-09-14 |
Family
ID=77622556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110876962.3A Pending CN113388767A (zh) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 一种高性能的镁合金材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113388767A (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1587430A (zh) * | 2004-08-12 | 2005-03-02 | 上海交通大学 | 变形镁基合金及其熔铸和变形加工工艺 |
| CN101200784A (zh) * | 2007-12-17 | 2008-06-18 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 镁-锌-稀土-锆类镁基合金及其制备方法 |
| CN102296221A (zh) * | 2011-09-22 | 2011-12-28 | 中南大学 | 一种高韧性高屈服强度镁合金 |
| CN102392165A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-03-28 | 东北大学 | 一种具有高强度的变形镁合金及其挤压材的制备方法 |
| CN102433478A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-05-02 | 东北大学 | 一种具有优良可轧性能的镁合金及其板材的制备方法 |
| CN103526091A (zh) * | 2013-09-15 | 2014-01-22 | 郑州大学 | 一种可降解生物医用镁合金及其制备方法 |
| CN104099507A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-15 | 沈阳工业大学 | 高强度、高韧性稀土镁合金 |
| CN104451316A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-03-25 | 淄博宏泰防腐有限公司 | 高塑性锻压用镁合金材料及其制备方法 |
| CN105483484A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-04-13 | 哈尔滨工业大学（威海） | 制造各向同性高强度变形镁合金的方法 |
| CN106834849A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-06-13 | 湘潭大学 | 高强度耐热稀土镁合金 |
| CN109022984A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-12-18 | 中国科学院海洋研究所 | 一种含Zn元素的耐腐蚀稀土镁合金及其制备方法 |
| CN111378882A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 嘉丰工业科技（惠州）有限公司 | 一种高导热性能压铸镁合金材料及其制备方法 |
| CN112458349A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-03-09 | 重庆大学 | 一种含钕和钇的低稀土高强度变形镁合金及其制备方法 |
-
2021
- 2021-08-02 CN CN202110876962.3A patent/CN113388767A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1587430A (zh) * | 2004-08-12 | 2005-03-02 | 上海交通大学 | 变形镁基合金及其熔铸和变形加工工艺 |
| CN101200784A (zh) * | 2007-12-17 | 2008-06-18 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 镁-锌-稀土-锆类镁基合金及其制备方法 |
| CN102296221A (zh) * | 2011-09-22 | 2011-12-28 | 中南大学 | 一种高韧性高屈服强度镁合金 |
| CN102392165A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-03-28 | 东北大学 | 一种具有高强度的变形镁合金及其挤压材的制备方法 |
| CN102433478A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-05-02 | 东北大学 | 一种具有优良可轧性能的镁合金及其板材的制备方法 |
| CN103526091A (zh) * | 2013-09-15 | 2014-01-22 | 郑州大学 | 一种可降解生物医用镁合金及其制备方法 |
| CN104099507A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-15 | 沈阳工业大学 | 高强度、高韧性稀土镁合金 |
| CN104451316A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-03-25 | 淄博宏泰防腐有限公司 | 高塑性锻压用镁合金材料及其制备方法 |
| CN105483484A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-04-13 | 哈尔滨工业大学（威海） | 制造各向同性高强度变形镁合金的方法 |
| CN106834849A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-06-13 | 湘潭大学 | 高强度耐热稀土镁合金 |
| CN109022984A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-12-18 | 中国科学院海洋研究所 | 一种含Zn元素的耐腐蚀稀土镁合金及其制备方法 |
| CN111378882A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 嘉丰工业科技（惠州）有限公司 | 一种高导热性能压铸镁合金材料及其制备方法 |
| CN112458349A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-03-09 | 重庆大学 | 一种含钕和钇的低稀土高强度变形镁合金及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102732761B (zh) | 一种7000系铝合金材料及其制备方法 | |
| CN110396629B (zh) | 一种800MPa级铝合金挤压型材及其制备方法 | |
| US9828662B2 (en) | Low cost and high strength titanium alloy and heat treatment process | |
| CN103667825B (zh) | 一种超高强高韧耐蚀铝合金及其制造方法 | |
| CN110066931B (zh) | 一种适于冷成形的铝合金及其制备方法 | |
| WO2022041268A1 (zh) | 一种高强Al-Cu-Mg-Mn铝合金及其制备方法 | |
| CN101509091A (zh) | 一种高强高韧Al-Zn-Mg-Cu-Sr合金及制备方法 | |
| CN101698916A (zh) | 一种新型高强高韧铝合金及其制备方法 | |
| CN108998711B (zh) | 一种高强韧变形镁锂合金及其制备方法 | |
| CN114086040B (zh) | 一种铝镁硅钪锆系合金及其制备方法 | |
| CN113444944B (zh) | 低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN111411276A (zh) | 一种高强度高热稳定镁锂合金的制备方法 | |
| CN105568105A (zh) | 一种高强度高塑性Mg-Gd-Y-Ni-Mn合金及其制备方法 | |
| JP2007527466A (ja) | ベータチタン合金、このタイプの合金からの熱間圧延生成物の製造方法、及びその使用 | |
| CN111057924B (zh) | 一种高塑性低稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN114480933B (zh) | 一种特高强铝合金及其制备方法和应用 | |
| CN108754257A (zh) | 一种高强高韧铝合金锻件及其制备方法 | |
| CN113862533B (zh) | 一种铝合金及其制备方法 | |
| CN110760726A (zh) | 一种铝合金锻件及提高铝合金锻件的均匀性的方法 | |
| CN113481416A (zh) | 一种高性能Al-Zn-Mg-Cu系合金 | |
| CN113403508A (zh) | 一种喷射成形高硅耐磨铝合金的热处理工艺 | |
| CN113388764A (zh) | 一种汽车防撞梁用高强7系铝合金及汽车防撞梁 | |
| CN112813319A (zh) | 一种超高强铆钉制造用铝合金线材的制备方法 | |
| CN109097648B (zh) | 一种Mg-Al-Ca-Ce系镁合金及其制备方法 | |
| CN113388767A (zh) | 一种高性能的镁合金材料及制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210914 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |