一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法，步驟是：A按Zn3-8％、Y0.7-1.8％，余量為Mg的質量百分比澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠；B將Mg-Zn-Y合金鑄錠在480-500℃下保溫8-24h，水淬，得到Mg-Zn-Y合金錠；C將Mg-Zn-Y合金錠在300-400℃下保溫2-4h后，進行溫度為320-380℃，擠壓比為1.2-3.5的預變形處理；D將Mg-Zn-Y合金錠在300-400℃下保溫2-4h后，進行溫度為330-400℃，擠壓比為20-60的熱擠壓處理，即得。通過該方法制備過程中，形成了納米共準晶組織，使最終得到的Mg-Zn-Y合金具有高于40％的室溫延伸率。

【技術實現步驟摘要】
一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法
本專利技術涉及鎂合金制造領域，尤其涉及一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法。
技術介紹
鎂合金作為最輕的金屬結構材料，同時兼具有比強度高、降噪減振好、電磁屏蔽性好、易于回收等優點，在交通車輛、航空航天、電子通訊、國防科技等領域中具有十分廣闊的應用前景。特別是隨著對輕量化、節能、環保等要求的日益提高，鎂合金在這些領域中的應用越來越受到重視。然而，鎂合金自身具有的缺點，如強度較低、韌性較差等問題，限制了鎂合金的工業化廣泛應用。因此，要進一步擴大鎂合金的應用范圍，滿足其在高
的應用，必須提高鎂合金的綜合性能。準晶因其獨特的原子排列結構而具有優異的機械和物理性能，如高強度、低摩擦系數、抗氧化、耐腐蝕等，將其作為增強相引入到鎂合金中可提高鎂合金的綜合性能，為新型鎂合金的開發和實際應用提供了一條新途徑。近年來，因Mg-Zn-Y合金微觀組織中具有高強特性的二十面體準晶相而成為研究熱點。特別是變形Mg-Zn-Y合金，相對于鑄造鎂合金具有更高的強度，更好的塑性，更多樣化的力學性能，從而可滿足更多結構件的需求。目前，變形Mg-Zn-Y合金的制備方法為：鑄造→均勻化退火(一般380-420℃，8-24h)→熱擠壓。已報道的用現有方法制備的Mg-Zn-Y合金一般具有較高的強度，但室溫延伸率一般低于20％，極大限制了Mg-Zn-Y合金的大規模應用；比如對于需要冷變形成型的部件，低延伸率限制了冷變形的成型性，且很難做到無損傷冷變形成型。因此，探索并開發出一種制備超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法具有重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法。通過該方法制備Mg-Zn-Y合金的過程中，形成了納米共準晶組織，使最終得到的Mg-Zn-Y合金具有高于40％的室溫延伸率。本專利技術實現其專利技術目的所采取的技術手段是：一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法，其步驟是：A、澆注：按Zn3-8％、Y0.7-1.8％，余量為Mg的元素質量百分比，澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠；B、熱處理：將A步得到的Mg-Zn-Y合金鑄錠在480-500℃下保溫8-24h，隨即進行水淬處理，得到熱處理后的Mg-Zn-Y合金錠；C、預變形：將B步得到的Mg-Zn-Y合金錠在300-400℃下保溫2-4h后，進行溫度為320-380℃，擠壓比為1.2-3.5的預變形處理；D、熱擠壓：將C步的預變形處理后的Mg-Zn-Y合金錠在300-400℃下保溫2-4h后，進行溫度為330-400℃，擠壓比為20-60的熱擠壓處理，即得。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：一、申請人發現，B步的480-500℃的熱處理不僅能夠獲得更好的固溶效果，使添加的合金元素(Zn、Y)更多的溶入至α-Mg基體內部，提高了最終得到的Mg-Zn-Y合金的室溫延伸率；最重要的是，在這個溫度下，合金中α-Mg基體晶界處會出現少量的液相，再經水淬處理，合金能凝固形成納米共準晶組織，即層片間距為納米級的共晶組織(其中一相為準晶相，另一相為α-Mg相)；這種納米共準晶組織在D步的熱擠壓處理發生破碎，得到晶粒尺寸非常細小(納米級)的準晶相，大大提高了最終得到的Mg-Zn-Y合金的室溫延伸率。二、B步熱處理后，再進行C步的預變形處理，預變形處理可改善合金的織構(晶粒取向)，有利于塑性變形時柱面滑移的啟動，改善合金的塑性成形能力，有利于再次擠壓后沿著預變形方向(和擠壓方向相同)的延伸率的提高。三、在D步的熱擠壓處理中，通過高溫塑性變形使得Mg-Zn-Y合金中的α-Mg基體發生動態再結晶，使原鑄態合金中呈樹枝晶的α-Mg基體變為等軸晶，細化了晶粒，大大提高了Mg-Zn-Y合金的強度和延伸率；同時，熱擠壓可通過破碎Mg-Zn-Y合金中的納米共準晶組織，達到細化第二相的效果(得到納米級的準晶相)；最終獲得室溫延伸率高于40％的Mg-Zn-Y合金。總之，相對于傳統的變形Mg-Zn-Y合金的制備方法，480-500℃的熱處理步驟，再配合預變形處理和熱擠壓處理，即獲得了具有納米級準晶相的Mg-Zn-Y合金，充分發揮了準晶的作用，合金的室溫延伸率高于40％(遠高于現有Mg-Zn-Y合金20％的室溫延伸率)。獲得了超高延伸率的Mg-Zn-Y合金，大大擴展了Mg-Zn-Y合金的工業應用范圍。比如，對于需冷變形(如冷沖壓、彎折等)成型部件，尤其大型冷變形零部件，高延伸率可較大程度地提高合金的冷變形成型性，提高生產效率，實現無損傷冷變形成型。且超高延伸率也擴大了合金在軌道交通車輛、汽車和3C產品(計算機(Computer)、通信(Communication)和消費類電子產品(ConsumerElectronics)三者結合，亦稱“信息家電”)等領域的應用。進一步，本專利技術所述A步中澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠時：Zn元素以純Zn加入，Y元素以Mg-Y合金加入，Mg元素以純Mg加入。又進一步，本專利技術所述Mg-Y合金中Y的含量為20-35wt.％。再進一步，本專利技術所述A步中澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠的具體步驟為：將純Mg置于坩堝中加熱，加熱至350℃時開始通入CO2+SF6混合保護氣體(其中，SF6在混合保護氣體中的含量范圍為0.4％-1vol.％)；待持續加熱至純Mg全部熔化時，加入純Zn及Mg-Y合金；繼續加熱合金熔體至720-760℃，攪拌2-5min；對合金熔體進行精煉處理，精煉后靜置5-10min，在710-740℃澆注得到Mg-Zn-Y合金鑄錠。所述的對合金熔體進行精煉處理的具體操作是：在對合金熔體攪拌過程中，向合金熔體中加入合金熔體總質量的1-3％的RJ-4熔劑、RJ-5熔劑或RJ-6熔劑等Mg精煉劑，加入Mg精煉劑后，再繼續攪拌2-5min，然后靜置10min，撈渣，即完成精煉處理。通過上述的Mg-Zn-Y合金鑄錠的澆注操作，澆注參數的選擇，可得到混合均勻，性能穩定的Mg-Zn-Y合金鑄錠；再加入Mg精煉劑，可有效去除合金熔體中的氧化鎂、渣氣及其他雜質，增強合金中熔劑的擴散性能，減少金屬在熔煉過程中的氧化、燃燒，進一步保證了Mg-Zn-Y合金的超高延伸性能。本專利技術通過調節上述參數，做了大量對比實驗。下面結合實施例對本專利技術作進一步說明。具體實施方式實施例1一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法，其步驟是：A、澆注：按Zn7.6％、Y1.7％，余量為Mg的元素質量百分比，澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠；B、熱處理：將A步得到的Mg-Zn-Y合金鑄錠在480℃下保溫16h，隨即進行水淬處理，得到熱處理后的Mg-Zn-Y合金錠；C、預變形：將B步得到的Mg-Zn-Y合金錠在350℃下保溫3h后，進行溫度為350℃，擠壓比為2的預變形處理；D、熱擠壓：將C步的預變形處理后的Mg-Zn-Y合金錠在350℃下保溫3h后，進行溫度為350℃，擠壓比為32的熱擠壓處理，即得。本例中所述A步中澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠的具體步驟為：將純Mg置于坩堝中加熱，加熱至350℃時開始通入CO2+SF6混合保護氣體；待持續加熱至純Mg全部熔化時，加入純Zn及Y的含量為25wt.％的Mg-Y合金；繼續加熱合金熔體至740℃，攪拌3min；在合金熔體中加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超高延伸率Mg?Zn?Y合金的制備方法，其步驟是：A、澆注：按Zn?3?8%、Y?0.7?1.8%，余量為Mg的元素質量百分比，澆注Mg?Zn?Y合金鑄錠；B、熱處理：將A步得到的Mg?Zn?Y合金鑄錠在480?500℃下保溫8?24h，隨即進行水淬處理，得到熱處理后的Mg?Zn?Y合金錠；C、預變形：將B步得到的Mg?Zn?Y合金錠在300?400℃下保溫2?4h后，進行溫度為320?380℃，擠壓比為1.2?3.5的預變形處理；D、熱擠壓：將C步的預變形處理后的Mg?Zn?Y合金錠在300?400℃下保溫2?4h后，進行溫度為330?400℃，擠壓比為20?60的熱擠壓處理，即得。

【技術特征摘要】
1.一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法，其步驟是：A、澆注：按Zn3-8%、Y0.7-1.8%，余量為Mg的元素質量百分比，澆注Mg-Zn-Y合金鑄錠；B、熱處理：將A步得到的Mg-Zn-Y合金鑄錠在480-500℃下保溫8-24h，隨即進行水淬處理，得到熱處理后的Mg-Zn-Y合金錠；C、預變形：將B步得到的Mg-Zn-Y合金錠在300-400℃下保溫2-4h后，進行溫度為320-380℃，擠壓比為1.2-3.5的預變形處理；D、熱擠壓：將C步的預變形處理后的Mg-Zn-Y合金錠在300-400℃下保溫2-4h后，進行溫度為330-400℃，擠壓比為20-60的熱擠壓處理，即得。2.根據權利要求1所述的一種超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制備方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張英波，李彬，陳輝，權高峰，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：四川;51