本發(fā)明屬于鎂合金，尤其涉及一種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鎂合金是工業(yè)應(yīng)用中最輕的結(jié)構(gòu)金屬，純鎂的密度為1.74g·cm-3，是鋁的2/3，鋼的1/4，具有比剛度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、阻尼減振、電磁屏蔽、易于加工成形和容易回收等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)、3c產(chǎn)品、航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域具有越來(lái)越重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

2、變形鎂合金是指可用擠壓、軋制、鍛造和沖壓等塑性成形方法加工的鎂合金。然而，鎂的晶體結(jié)構(gòu)為密排六方結(jié)構(gòu)金屬(hcp)，其在室溫下只有三個(gè)獨(dú)立的基面滑移系，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于面心立方(fcc)和體心立方(bcc)結(jié)構(gòu)的滑移系數(shù)量，基面滑移啟動(dòng)后其他滑移系很難啟動(dòng)，導(dǎo)致鎂合金室溫和低溫的塑性變形能力較差；并且材料在承受外力時(shí)，位錯(cuò)難以快速移動(dòng)和重新排列以適應(yīng)應(yīng)力變化，在受力時(shí)難以通過(guò)滑移進(jìn)行有效的應(yīng)力釋放，從而導(dǎo)致強(qiáng)度相對(duì)較低。此外，變形鎂合金在后續(xù)加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也會(huì)削弱鎂合金的強(qiáng)度，如果殘余應(yīng)力沒(méi)有得到有效的消除，在后續(xù)使用過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致材料的過(guò)早失效。鎂合金強(qiáng)度低及塑性差已成為變形鎂合金加工與應(yīng)用上的一個(gè)瓶頸，改善變形鎂合金的室溫塑性及強(qiáng)度是目前亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金包括以下組分：zn?1.5～2.5％，re0.2～1.0％，mn?0.3～1.2％，al?0.01～0.05％，雜質(zhì)元素＜0.2％，余量為mg；所述re選自la、ce、nd、pr、y中的一種或幾種。

4、優(yōu)選的，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金包括以下組分：zn?1.8～2.4％，re?0.4～0.8％，mn?0.5～0.9％，al?0.02～0.04％，雜質(zhì)元素＜0.2％，余量為mg。

5、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，包括以下步驟：按質(zhì)量百分比稱(chēng)取原料，然后將原料經(jīng)預(yù)熱、熔煉和澆鑄，得到鎂合金鑄棒；將所述鎂合金鑄棒依次進(jìn)行均質(zhì)化處理、熱擠壓和熱處理，得到所述兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金；

6、所述熱處理的溫度為300～330℃，保溫時(shí)間為2.5～5h。

7、優(yōu)選的，所述原料包括鎂錠、鋅錠、鎂-稀土中間合金、無(wú)水氯化錳和鋁錠。

8、優(yōu)選的，所述預(yù)熱的溫度為100±5℃，預(yù)熱的時(shí)間為1.5～2h。

9、優(yōu)選的，所述熔煉包括熔融和精煉步驟。

10、優(yōu)選的，所述熔融的溫度為710～740℃，熔融的氣氛為sf6和co2的混合氣體。

11、優(yōu)選的，所述精煉的溫度為710～740℃，精煉的時(shí)間為15～30min。

12、優(yōu)選的，所述均質(zhì)化處理的溫度為300±2℃，均質(zhì)化處理的時(shí)間為12h。

13、優(yōu)選的，所述熱擠壓的鑄棒溫度為295～325℃，熱擠壓所用模具的溫度為430±5℃，熱擠壓的擠壓比為13:1，熱擠壓的壓力為15～20mpa，熱擠壓的擠壓速度為0.3～0.5mm/s。

14、技術(shù)原理：

15、本發(fā)明通過(guò)調(diào)控變形鎂合金的合金化元素的種類(lèi)及含量，得到了兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金材料。本發(fā)明還通過(guò)合金化、熱擠壓及熱處理，有效破碎及細(xì)化鎂合金基體組織中的晶粒和連續(xù)性針狀或條狀的第二相，使其彌散分布在基體組織中，有效避免材料在受外力時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，且提高位錯(cuò)滑移運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力；此外，熱擠壓工藝還使鎂合金基體組織更加致密，減少了基體組織縮松、裂紋等鑄造缺陷，再結(jié)合熱處理，進(jìn)一步改善基體組織的均勻性，最終獲得了一種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金材料，解決了目前鎂合金材料存在的強(qiáng)度較低和塑性較差等問(wèn)題，對(duì)拓寬鎂合金材料的應(yīng)用具有一定的意義。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

17、本發(fā)明提供的制備方法制備的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金具有較高的強(qiáng)度和塑性，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)258.64mpa，屈服強(qiáng)度可達(dá)198.7mpa，延伸率可達(dá)29.3％，制備方法簡(jiǎn)單，工藝穩(wěn)定性好，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在航空航天、軍工、3c等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金包括以下組分：zn?1.5～2.5％，re0.2～1.0％，mn?0.3～1.2％，al?0.01～0.05％，雜質(zhì)元素＜0.2％，余量為mg；所述re選自la、ce、nd、pr、y中的一種或幾種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金包括以下組分：zn?1.8～2.4％，re?0.4～0.8％，mn?0.5～0.9％，al?0.02～0.04％，雜質(zhì)元素＜0.2％，余量為mg。

3.一種權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：按質(zhì)量百分比稱(chēng)取原料，然后將原料經(jīng)預(yù)熱、熔煉和澆鑄，得到鎂合金鑄棒；將所述鎂合金鑄棒依次進(jìn)行均質(zhì)化處理、熱擠壓和熱處理，得到所述兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，其特征在于，所述原料包括鎂錠、鋅錠、鎂-稀土中間合金、無(wú)水氯化錳和鋁錠。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，其特征在于，所述預(yù)熱的溫度為100±5℃，預(yù)熱的時(shí)間為1.5～2h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，其特征在于，所述熔煉包括熔融和精煉步驟。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，其特征在于，所述熔融的溫度為710～740℃，熔融的氣氛為sf6和co2的混合氣體。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，其特征在于，所述精煉的溫度為710～740℃，精煉的時(shí)間為15～30min。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，其特征在于，所述均質(zhì)化處理的溫度為300±2℃，均質(zhì)化處理的時(shí)間為12h。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金的制備方法，其特征在于，所述熱擠壓的鑄棒溫度為295～325℃，熱擠壓所用模具的溫度為430±5℃，熱擠壓的擠壓比為13:1，熱擠壓的壓力為15～20mpa，熱擠壓的擠壓速度為0.3～0.5mm/s。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金及其制備方法，屬于鎂合金技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)調(diào)控變形鎂合金的合金化元素的種類(lèi)及含量，得到了兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金材料。本發(fā)明還通過(guò)合金化、熱擠壓及熱處理，有效破碎及細(xì)化鎂合金基體組織中的晶粒和連續(xù)性針狀或條狀的第二相，使其彌散分布在基體組織中，有效避免材料在受外力時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，且提高位錯(cuò)滑移運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力；此外，熱擠壓工藝還使鎂合金基體組織更加致密，減少了基體組織縮松、裂紋等鑄造缺陷，再結(jié)合熱處理，進(jìn)一步改善基體組織的均勻性，最終獲得了一種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度、高塑性的變形鎂合金材料。

技術(shù)研發(fā)人員：宋文凱,李亞俊,楊俊濤,閆國(guó)慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西瑞格金屬新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8