CN113388767A - 一种高性能的镁合金材料及制备方法 - Google Patents
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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。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210914 |
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