CN113981259A - 一种新型镁-铝-锡-钙合金及其制备方法 - Google Patents

一种新型镁-铝-锡-钙合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113981259A
CN113981259A CN202111283003.7A CN202111283003A CN113981259A CN 113981259 A CN113981259 A CN 113981259A CN 202111283003 A CN202111283003 A CN 202111283003A CN 113981259 A CN113981259 A CN 113981259A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium
alloy
solid solution
tin
aluminum
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
CN202111283003.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113981259B (zh
Inventor
查敏
梁家玮
贾海龙
杨治政
李春园
高丹
王慧远
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.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin 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 Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202111283003.7A priority Critical patent/CN113981259B/zh
Publication of CN113981259A publication Critical patent/CN113981259A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113981259B publication Critical patent/CN113981259B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型镁‑铝‑锡‑钙合金及其制备方法，所述的镁合金按质量百分比计由如下成分组成：铝为3‑6％，锡为0.5‑3％，钙为0.1‑1％，锰为0‑0.5％，稀土为0‑0.1％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为镁。所述的制备方法包括以下步骤：亚快速凝固制备铸态板坯；变形辅助第一梯度固溶制备固溶态板坯；变形辅助第二梯度固溶制备固溶态板坯；变形辅助第三梯度固溶制备新型镁‑铝‑锡‑钙合金。本发明有效细化并球化了合金凝固过程中形成的高熔点共晶相，拓宽了合金成分设计范围。此外，本发明通过增加溶质原子回溶的驱动力，形成过饱和固溶体，实现了低温短时固溶。本发明获得的镁合金板坯可应用在金属材料变形加工领域，如制备低成本高强塑性镁合金板材。

Description

一种新型镁-铝-锡-钙合金及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料凝固及热处理领域，具体涉及一种新型镁-铝-锡-钙合金及其制备方法。
背景技术
镁-铝合金作为轻质工程结构金属材料，广泛应用于航空航天和手机电子元器件等领域。在镁-铝合金中添加锡、钙等合金元素，可以有效提高合金的室温强度和高温热稳定性。而且，锡、钙等合金元素的储量丰富，价格低廉，具有良好的商业应用前景。但是，镁在凝固过程中易与铝、锡、钙等合金元素反应，形成高熔点的粗大共晶相(如CaMgSn相、Mg2(Al,Ca)相和Al2Ca相等)。这些高熔点的共晶相虽然可以提高合金的热稳定性；但由于其尺寸大、形状不规则、通过常规固溶处理难以消除，在后续的变形过程中易产生应力集中，严重影响合金的力学性能。
凝固阶段的冷却速度对共晶相形貌有很大的影响。在常规凝固过程中，由于冷却速度缓慢，原子扩散时间充足，共晶相充分长大，共晶相形貌通常呈粗大的棒状或羽毛状。
固溶处理是调控共晶相的常用工艺。目前对于高熔点粗大共晶相的固溶方法有两种，一是提高固溶温度，二是延长固溶时间。但是，镁-铝-锡-钙合金中的基体和部分共晶相(如Mg17Al12)熔点较低，在高温下易过烧；此外，过长的固溶时间(常见有1440min、2880min等)能源消耗大、周期长，生产成本高。
综上，常规的凝固技术和固溶处理工艺无法有效细化镁-铝-锡-钙合金中粗大的共晶相，严重影响了合金的热加工成形性和力学性能，限制了其规模化工业应用。
发明内容
为了解决上述技术难题，本发明提供了一种新型镁-铝-锡-钙合金，所述的镁-铝-锡-钙合金成分按质量百分比计：铝为3-6％，锡为0.5-3％，钙为0.1-1％，锰为0-0.5％，稀土为0-0.1％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为镁，所述的镁-铝-锡-钙合金，它的制备方法包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡、镁-钙中间合金、镁-锰中间合金和镁-稀土中间合金混合在600-750℃下熔化，再在650-700℃下搅拌5-30min并且保温5-40min后获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在20-40℃，凝固冷速为100-300K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为2-15mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯在20-300℃下预热2-20min后进行单向变形，变形量为5-15％，变形方向定义为水平方向，然后在300-400℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为10-60min，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得第一梯度固溶态镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的第一梯度固溶态镁合金板坯在20-300℃下预热2-20min后进行单向变形，变形量为5-15％，变形方向沿水平方向顺时针旋转45-90°，然后在350-450℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为10-60min，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得第二梯度固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的第二梯度固溶态镁合金板坯在20-300℃下预热2-20min后进行单向变形，变形量为5-15％，变形方向沿水平方向逆时针旋转45-90°，然后在350-450℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为60-180min，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得新型镁-铝-锡-钙合金；
步骤(2)-(4)所述的累计变形量为14-39％。
进一步地，所述的稀土为铈或锶的任意组合。
进一步地，所述的镁-铝-锡-钙合金按照成分质量百分比计：铝为4.5-5％，锡为1-1.5％，钙为0.2-0.5％，锰为0-0.2％，稀土为0-0.05％。
进一步地，步骤(1)所述的镁-稀土中间合金为镁-铈中间合金或镁-锶中间合金的任意组合。
进一步地，步骤(1)所述的是将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡、镁-钙中间合金、镁-锰中间合金和镁-稀土中间合金混合在650-680℃下熔化，在660-690℃下搅拌6-8min并且保温6-10min获得成分均匀的镁合金熔体。
进一步地，步骤(1)所述的凝固冷速为120-200K/s，板坯厚度为5-10mm。
进一步地，步骤(2)所述的镁合金板坯在20-250℃下预热5-10min后进行单向变形，变形方向定义为水平方向,变形量为5-10％，在300-350℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为30-60min。
进一步地，步骤(3)所述的镁合金板坯在20-250℃下预热5-10min后进行单向变形，变形方向沿水平方向顺时针旋转45-90°，变形量为5-10％，在350-400℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为30-60min。
进一步地，步骤(4)所述的镁合金板坯在20-250℃下预热5-10min后进行单向变形，变形方向沿水平方向逆时针旋转45-90°，变形量为5-10％，在400-450℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为120-180min。
进一步地，步骤(4)获得的新型镁-铝-锡-钙合金具有细化并球化的共晶相，共晶相长度为1-3μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采取亚快速凝固技术、新型短时固溶处理工艺和合金组分优化设计，有效细化并球化了镁-铝合金凝固过程中与锡、钙等元素反应形成的高熔点粗大共晶相，由附图1和2可以看出，共晶相的尺寸由8-10μm细化到了1-3μm，形貌由粗大的棒状或羽毛状转变为了细小的球状和类球状；
本发明通过亚快速凝固技术、新型短时固溶处理工艺和合金组分优化设计的协同效应，缩短了镁-铝-锡-钙合金凝固过程中原子扩散和共晶相生长的时间，抑制了共晶相的长大，有效细化并球化了共晶相。而且，上述协同效应使基体捕获了大量溶质原子，形成了过饱和固溶体，降低了后续固溶所需的温度，并大幅减短了固溶时间。此外，上述协同效应引入了空位、位错和变形孪晶等晶体缺陷，增加了溶质原子扩散的驱动力，提高了固溶效率。总之，本发明降低了固溶温度并缩短了固溶时间，温度降低了10-18％，时间缩短了80-83％(参考对比例1)，大幅提高了生产效率，减少了合金加工过程中的能源消耗，更加适用于工业批量化生产；
本发明协同调控了变形方向和变形量，一方面通过多向变形，弱化了织构，改善了织构的各向异性；另一方面通过小变形量，保留了镁合金板坯的初始形貌，与常见的变形量为70-80％的工艺相比(参考对比例2)，本发明变形量减少了40％以上，为镁-铝-锡-钙合金板坯进一步加工提供了可能性；
本发明通过协同调控固溶温度和固溶时间，采用梯度固溶工艺(第一梯度固溶：300-400℃、10-60min，第二梯度固溶：350-450℃、10-60min，第三梯度固溶：350-450℃、60-180min)，有效避免了镁-铝-锡-钙合金中基体和低熔点共晶相(如Mg17Al12)烧损；
本发明通过亚快速凝固技术、新型短时固溶处理工艺和合金组分优化设计的协同效应，不仅细化并球化了镁-铝-锡-钙合金中高熔点的粗大共晶相，还消除了合金内部残余应力，弱化了织构，保留了板坯的初始形貌，本发明获得的镁-铝-锡-钙合金，可实现强塑性协同提升(详见附图3)。
附图说明
图1为对比例1获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金中CaMgSn相形貌；
图2为实施例1获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金中CaMgSn相形貌；
图3为对比例1和实施例1获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金经单道次轧制和去应力退火后的室温应力-应变曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金按质量百分计：Al为4.5％，Sn为1.5％，Ca为0.5％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为Mg。所述的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡和镁-钙中间合金混合在670-680℃下熔化，再在660-670℃下搅拌8min并且保温10min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度为30℃，凝固冷速为164K/s，获得亚快速凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯，板坯厚度为6mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向定义为水平方向，然后在350℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为60min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得第一梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的第一梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，然后在400℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为60min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得第二梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的第二梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转90°，然后在450℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为180min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金；
步骤(2)-(4)所述的累计变形量为27％。
获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金具有细化并球化的共晶相，共晶相长度为1-3μm。
对比例1
Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金按质量百分计：Al为4.5％，Sn为1.5％，Ca为0.5％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为Mg。所述的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡和镁-钙中间合金混合在670-680℃下熔化，再在660-670℃下搅拌8min并且保温10min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铁质Y型模具中，凝固冷速为11K/s，获得常规凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯，板坯厚度为25mm；
(2)将步骤(1)获得的常规凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在500℃的温度下进行固溶，固溶时间为1440min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金。
实施例1采用亚快速凝固技术结合三道次轧制辅助固溶工艺，相较于对比例1采用的常规凝固技术结合高温长时固溶工艺，实施例1的固溶温度降低了10％，时间缩短了80％，因此，本发明有效降低了固溶温度，缩短了固溶时间。
对比例1采用常规凝固技术结合高温长时固溶工艺，所得的CaMgSn相详见附图1；实施例1采用亚快速凝固技术结合三道次轧制辅助固溶工艺，所得的CaMgSn相详见附图2。从附图1和2可以看出：对比例1所得的CaMgSn相长度为8-10μm，实施例1所得的CaMgSn相长度为1-3μm，因此，本发明对CaMgSn相进行了有效细化；此外，对比例1所得的CaMgSn相形貌为棒状或羽毛状，实施例1所得的CaMgSn相形貌为球状或类球状，因此，本发明对CaMgSn相进行了有效球化。
以下为对比例1和实施例1获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金分别进行单道次轧制和去应力退火，具体方法如下：
(1)将对比例1和实施例1获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金分别在250-300℃下预热5-15min后进行单向轧制，压下量为30％，轧制方向沿水平方向，获得轧制态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(2)将步骤(1)获得的轧制态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在200-300℃的温度下去应力退火10-30min，退火后在25-30℃的温水中淬火，获得退火态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
从附图3中可以看出，实施例1获得的退火态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金，其极限抗拉强度是对比例1的1.1倍，延伸率是对比例1的1.3倍，说明本发明获得的新型Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金，经过后续变形加工，可实现强塑性协同提升。
实施例2
Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金按质量百分计：Al为4.5％，Sn为1.5％，Ca为0.5％，Mn为0.02％，Ce为0.025％，Sr为0.025％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为Mg。所述的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡、镁-钙中间合金、镁-锰中间合金、镁-铈中间合金和镁-锶中间合金混合在660-680℃下熔化，再在660-670℃下搅拌8min并且保温10min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度为30℃，凝固冷速为200K/s，获得亚快速凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金板坯，板坯厚度为5mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金板坯在室温下进行压缩，压缩量为5％，压缩方向定义为水平方向，然后在320℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为60min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得第一梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的第一梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金板坯在室温下进行压缩，压缩量为5％，压缩方向沿水平方向顺时针旋转90°，然后在400℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为60min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得第二梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的第二梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金板坯在室温下进行压缩，压缩量为5％，压缩方向沿水平方向逆时针旋转90°，然后在420℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为120min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金；
步骤(2)-(4)所述的累计变形量为14％。
获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.02Mn-0.025Ce-0.025Sr合金具有细化并球化的共晶相，共晶相长度为1-3μm。
实施例3
Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金按质量百分计：Al为4.5％，Sn为1.5％，Ca为0.5％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为Mg。所述的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡和镁-钙中间合金混合在670-680℃下熔化，再在660-670℃下搅拌8min并且保温10min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度为30℃，凝固冷速为164K/s，获得亚快速凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯，板坯厚度为6mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向定义为水平方向，然后在350℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为60min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得第一梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的第一梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转45°，然后在400℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为60min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得第二梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的第二梯度固溶态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转45°，然后在450℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为180min，固溶后在25-30℃的温水中淬火，获得Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金；
步骤(2)-(4)所述的累计变形量为27％。
获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金具有细化并球化的共晶相，共晶相长度为1-3μm。
实施例4
Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金按质量百分计：Al为5％，Sn为1.5％，Ca为0.5％，Mn为0.2％，Sr为0.05％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为Mg。所述的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡、镁-钙中间合金、镁-锰中间合金和镁-锶中间合金混合在660-680℃下熔化，再在670-690℃下搅拌6min并且保温6min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度为20℃，凝固冷速为200K/s，获得亚快速凝固铸态Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金板坯，板坯厚度为5mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向定义为水平方向，然后在300℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为60min，固溶后在10-25℃的温水中淬火，获得第一梯度固溶态Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的第一梯度固溶态Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转45°，然后在350℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为60min，固溶后在10-25℃的温水中淬火，获得第二梯度固溶态Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的第二梯度固溶态Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金板坯在250℃下预热10min后进行单向轧制，压下量为10％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转45°，然后在400℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为180min，固溶后在10-25℃的温水中淬火，获得Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金；
步骤(2)-(4)所述的累计变形量为27％。
获得的Mg-5Al-1.5Sn-0.5Ca-0.2Mn-0.05Sr合金具有细化并球化的共晶相，共晶相长度为1-3μm。
实施例5
Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金按质量百分计：Al为4.5％，Sn为1％，Ca为0.2％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为Mg。所述的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡和镁-钙中间合金混合在650-670℃下熔化，再在660-680℃下搅拌8min并且保温10min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度为40℃，凝固冷速为120K/s，获得亚快速凝固铸态Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金板坯，板坯厚度为10mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金板坯在250℃下预热5min后进行单向轧制，压下量为5％，轧制方向定义为水平方向，然后在350℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为30min，固溶后在20-30℃的温水中淬火，获得第一梯度固溶态Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的第一梯度固溶态Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金板坯在250℃下预热5min后进行单向轧制，压下量为5％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转45°，然后在400℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为30min，固溶后在20-30℃的温水中淬火，获得第二梯度固溶态Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的第二梯度固溶态Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金板坯在250℃下预热5min后进行单向轧制，压下量为5％，轧制方向沿水平方向逆时针旋转45°，然后在450℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为120min，固溶后在20-30℃的温水中淬火，获得Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金；
步骤(2)-(4)所述的累计变形量为14％。
获得的Mg-4.5Al-1Sn-0.2Ca合金具有细化并球化的共晶相，共晶相长度为1-3μm。
对比例2
Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金按质量百分计：Al为4.5％，Sn为1.5％，Ca为0.5％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为Mg。所述的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡和镁-钙中间合金混合在670-680℃下熔化，再在660-670℃下搅拌8min并且保温10min获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铁质Y型模具中，凝固冷速为11K/s，获得常规凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯，板坯厚度为25mm；
(2)将步骤(1)获得的常规凝固铸态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在350℃的温度下进行均质化处理，均质化时间为60min，均质后在40℃的温水中淬火，获得均质态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的均质态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在300℃下预热20min后进行单向轧制，压下量为20％，轧制方向定义为水平方向，获得第一道次轧制态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的第一道次轧制态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在250℃下预热15min后进行单向轧制，压下量为30％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转90°，获得第二道次轧制态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(5)将步骤(4)获得的第二道次轧制态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在300℃下预热15min后进行单向轧制，压下量为33％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转180°，获得第三道次轧制态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯；
(6)将步骤(5)获得的第三道次轧制态Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金板坯在350℃下预热20min后进行单向轧制，压下量为50％，轧制方向沿水平方向顺时针旋转270°，获得升温旋转四道次轧制Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金；
步骤(3)-(6)累计变形量为81％；
相较于实施例1，对比例2也得到了碎化并球化的CaMgSn相。但是，相较于对比例2采用的保温结合升温旋转四道次轧制，实施例1的工艺流程更为简短；此外，相较于对比例2采用的大压下量轧制(压下量为81％)，实施例1采用小压下量轧制(压下量为27％)，极大地保留了合金板坯的初始形貌，实施例1获得的Mg-4.5Al-1.5Sn-0.5Ca合金具有更高的可加工性能，为后续进行大变形加工提供可能。

Claims (10)

1.一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，所述的镁-铝-锡-钙合金成分按质量百分比计：铝为3-6％，锡为0.5-3％，钙为0.1-1％，锰为0-0.5％，稀土为0-0.1％，不可避免的杂质含量≤0.02％，余量为镁，所述的镁-铝-锡-钙合金，它的制备方法包括以下步骤：
(1)在氩气保护下，按照上述成分配比，将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡、镁-钙中间合金、镁-锰中间合金和镁-稀土中间合金混合在600-750℃下熔化，再在650-700℃下搅拌5-30min并且保温5-40min后获得成分均匀的镁合金熔体，将镁合金熔体浇铸到铜制水冷模具中，水冷温度在20-40℃，凝固冷速为100-300K/s，获得亚快速凝固铸态镁合金板坯，板坯厚度为2-15mm；
(2)将步骤(1)获得的亚快速凝固铸态镁合金板坯在20-300℃下预热2-20min后进行单向变形，变形量为5-15％，变形方向定义为水平方向，然后在300-400℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为10-60min，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得第一梯度固溶态镁合金板坯；
(3)将步骤(2)获得的第一梯度固溶态镁合金板坯在20-300℃下预热2-20min后进行单向变形，变形量为5-15％，变形方向沿水平方向顺时针旋转45-90°，然后在350-450℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为10-60min，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得第二梯度固溶态镁合金板坯；
(4)将步骤(3)获得的第二梯度固溶态镁合金板坯在20-300℃下预热2-20min后进行单向变形，变形量为5-15％，变形方向沿水平方向逆时针旋转45-90°，然后在350-450℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为60-180min，固溶后在10-30℃的温水中淬火，获得新型镁-铝-锡-钙合金；
步骤(2)-(4)所述的累计变形量为14-39％。
2.根据权利要求1所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，所述的稀土为铈或锶的任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，所述的镁-铝-锡-钙合金按照成分质量百分比计：铝为4.5-5％，锡为1-1.5％，钙为0.2-0.5％，锰为0-0.2％，稀土为0-0.05％。
4.根据权利要求1所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，步骤(1)所述的镁-稀土中间合金为镁-铈中间合金或镁-锶中间合金的任意组合。
5.根据权利要求1所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，步骤(1)所述的是将商业纯镁、商业纯铝、商业纯锡、镁-钙中间合金、镁-锰中间合金和镁-稀土中间合金混合在650-680℃下熔化，在660-690℃下搅拌6-8min并且保温6-10min获得成分均匀的镁合金熔体。
6.根据权利要求1所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，步骤(1)所述的凝固冷速为120-200K/s，板坯厚度为5-10mm。
7.根据权利要求1所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，步骤(2)所述的镁合金板坯在20-250℃下预热5-10min后进行单向变形，变形方向定义为水平方向,变形量为5-10％，在300-350℃的温度下进行第一梯度固溶，固溶时间为30-60min。
8.根据权利要求1所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，步骤(3)所述的镁合金板坯在20-250℃下预热5-10min后进行单向变形，变形方向沿水平方向顺时针旋转45-90°，变形量为5-10％，在350-400℃的温度下进行第二梯度固溶，固溶时间为30-60min。
9.根据权利要求1所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，步骤(4)所述的镁合金板坯在20-250℃下预热5-10min后进行单向变形，变形方向沿水平方向逆时针旋转45-90°，变形量为5-10％，在400-450℃的温度下进行第三梯度固溶，固溶时间为120-180min。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种新型镁-铝-锡-钙合金，其特征在于，步骤(4)获得的新型镁-铝-锡-钙合金具有细化并球化的共晶相，共晶相长度为1-3μm。
CN202111283003.7A 2021-11-01 2021-11-01 一种镁-铝-锡-钙合金及其制备方法 Active CN113981259B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111283003.7A CN113981259B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种镁-铝-锡-钙合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111283003.7A CN113981259B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种镁-铝-锡-钙合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113981259A true CN113981259A (zh) 2022-01-28
CN113981259B CN113981259B (zh) 2022-06-28

Family

ID=79745365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111283003.7A Active CN113981259B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种镁-铝-锡-钙合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113981259B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115305395A (zh) * 2022-08-15 2022-11-08 吉林大学 一种高强塑性Mg-Al-Sn-Ca-RE合金及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101215661A (zh) * 2008-01-07 2008-07-09 吉林大学 一种强韧易变形镁合金
JP2008163393A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Hitachi Metals Ltd マグネシウム鋳造合金およびこれを用いたコンプレッサ羽根車
CN105385920A (zh) * 2015-12-17 2016-03-09 山东省科学院新材料研究所 一种热处理强化高强度铸造镁合金及其制备方法
US20180030578A1 (en) * 2015-02-25 2018-02-01 In-Young Lee Plastic deformation magnesium alloy having excellent thermal conductivity and flame retardancy, and preparation method
US20190112693A1 (en) * 2015-02-25 2019-04-18 In-Young Lee Plastic deformation magnesium alloy having excellent thermal conductivity and flame retardancy, and preparation method therefor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008163393A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Hitachi Metals Ltd マグネシウム鋳造合金およびこれを用いたコンプレッサ羽根車
CN101215661A (zh) * 2008-01-07 2008-07-09 吉林大学 一种强韧易变形镁合金
US20180030578A1 (en) * 2015-02-25 2018-02-01 In-Young Lee Plastic deformation magnesium alloy having excellent thermal conductivity and flame retardancy, and preparation method
US20190112693A1 (en) * 2015-02-25 2019-04-18 In-Young Lee Plastic deformation magnesium alloy having excellent thermal conductivity and flame retardancy, and preparation method therefor
CN105385920A (zh) * 2015-12-17 2016-03-09 山东省科学院新材料研究所 一种热处理强化高强度铸造镁合金及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115305395A (zh) * 2022-08-15 2022-11-08 吉林大学 一种高强塑性Mg-Al-Sn-Ca-RE合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113981259B (zh) 2022-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111118418B (zh) 提高Al-Zn-Mg-Cu铝合金强韧性的时效处理方法、高强韧铝合金及其制备方法
CN112853185B (zh) 一种低温超塑性低合金含量镁合金及其制备方法
CN115011846B (zh) 一种高强度、高稳定性Al-Mg-Si-Cu-Sc铝合金及其制备方法
CN101985727A (zh) 适应于高强铝合金厚板的热处理方法
CN107841665A (zh) 一种含稀土钪及铒的高强高韧铝合金板材及其制备方法
CN114855043B (zh) 一种超细晶高强塑性镁合金及其制备方法
CN113981259B (zh) 一种镁-铝-锡-钙合金及其制备方法
CN116121605A (zh) 一种电动自行车用免热处理压铸铝合金及其制备方法
CN113403515B (zh) 一种低Gd含量的Mg-Gd合金及其制备和热处理方法
CN106756342B (zh) 一种可热处理强化的高强高韧铸造铝合金及制备方法
CN110205505B (zh) 一种室温高塑性锌合金制备方法
CN109609825B (zh) 一种采用预拉伸复合双级时效工艺制备超高强镁合金的方法
CN109628779B (zh) 一种细化高合金含量Mg-Al-Zn镁合金共晶相方法
CN115305395B (zh) 一种高强塑性Mg-Al-Sn-Ca-RE合金及其制备方法
CN115233060B (zh) 一种高强塑弱织构低合金含量Mg-Zn-Y-Ca-Zr镁合金及其制备方法
CN113981286B (zh) 一种耐蚀高强塑性镁合金及其制备方法
CN114540686B (zh) 一种多元微合金化高强高模双相镁锂合金及其制备方法
CN112251657B (zh) 一种改善稀土镁合金塑性成形的制备方法
CN109055790B (zh) 一种镁和镁合金的晶粒细化方法
CN108220704B (zh) 一种含镨和镱的耐腐蚀压铸铝合金的制备方法
CN112795827A (zh) 一种含长周期堆垛有序相的稀土高导热镁合金及其制备方法
CN113088772A (zh) 一种高强塑性铸造Al-Mg-Zn-Cu铝合金及其制备方法
CN115821136B (zh) 一种低合金含量高强塑性镁合金及其制备方法
CN117867333A (zh) 一种用于高压铸造的高强韧免热处理铝合金及其制备方法
CN116200637A (zh) 一种室温高成形性低稀土含量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