一種高強稀土鎂合金材料及其制備方法技術

一種高強稀土鎂合金材料及其制備方法，本發明專利技術屬于合金技術領域，可解決現有技術中鎂合金的力學性能差的問題，包括以下重量份數的組分：Gd?4.5~5.5%、Y?3.5~4.5%、Zr?0.1~0.25%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。其制備方法包括以下步驟：將高純鎂錠、Mg?30Gd中間合金、Mg?30Y中間合金、Mg?30Zr中間合金預熱后再加熱熔化，在氬氣保護條件下，攪拌、精煉和靜置；在SF6+CO2混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金棒材；將棒材切割后，擠壓成型。本發明專利技術制備方法簡單，鎂合金在室溫下抗拉強度≥405MPa，屈服強度≥275MPa。

High strength rare earth magnesium alloy material and preparation method thereof

A kind of high strength rare earth magnesium alloy material and a preparation method thereof. The invention belongs to the technical field of alloy, which can solve the mechanical properties of magnesium alloy in the prior art, the problem of poor weight includes the following components: Gd 4.5~5.5%, Y 3.5~4.5% Zr, 0.1~0.25%, Fe, Cu, Si elements, Ni not more than 0.015%, the rest is Mg. The preparation method comprises the following steps: high purity magnesium ingot, Mg 30Gd, Mg intermediate alloy 30Y master alloy, Mg 30Zr intermediate alloy after preheating the heating and melting in argon atmosphere, mixing, refining and static; in the mixed gas under the protection of SF6+CO2, semi continuous casting of magnesium alloy the bar bar; after cutting, extrusion molding. The invention has simple preparation method, tensile strength more than 405MPa magnesium alloy at room temperature, the yield strength is not less than 275MPa.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于合金
，具體涉及一種高強稀土鎂合金材料及其制備方法。
技術介紹
鎂合金以其密度小、比強度高、比剛度高且易于循環利用的優異性能而廣泛應用于汽車、電子、航空航天等領域。但是，由于鎂合金的力學性能較差，很難作為高溫環境下的結構部件。因此，為了提高鎂合金的結構特性和功能，常在鎂合金中加入其它組元，擴大鎂合金的使用范圍。稀土元素由于其獨特的物理和化學性質，添加到鎂合金中可以凈化除雜、細化組織，成為鎂合金重要的合金化學元素，大幅度的提高鎂合金室溫的力學性能。
技術實現思路
本專利技術為了解決現有技術中鎂合金的力學性能差的問題，提供一種高強稀土鎂合金材料及其制備方法。一種高強稀土鎂合金材料，包括以下重量份數的組分：Gd4.5~5.5%、Y3.5~4.5%、Zr0.1~0.25%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。一種高強稀土鎂合金材料的制備方法，包括如下步驟：（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別預熱；（2）升溫至710~740℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在780~820℃加入Mg-30Gd中間合金；（3）升溫至760-800℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間2~5min；（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置15~30min，攪拌20~35min；（5）在700~740℃且SF6+CO2混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；（6）將鎂合金半連鑄圓棒材切割后，在400~450℃擠壓成型材，擠壓速度4~7mm/s。優選，第六步所述鎂合金圓棒材在切割之前先在480~520℃條件下，均勻化處理4~8h，然后才進行切割、擠壓成型。優選，第六步所述鎂合金擠壓型材需在150~220℃條件下進行56-72h的時效處理。優選，第一步的預熱溫度為180-220℃。優選，所述高純鎂錠中鎂的含量不低于99%。本專利技術的有益效果如下：1.相比傳統鎂合金只是單一性能較高，整體性能偏低的缺點，本專利技術的稀土鎂合金在室溫具有400MPa或更高的抗拉強度，屈服強度高于270MPa。2.根據不同的工藝要求，對擠壓過后的鎂合金型材進行時效處理，獲得的強度和組織晶粒相對鑄態有了明顯的提高。3.本專利技術的制備方法簡單、易操作。附圖說明圖1為本專利技術高強稀土鎂合金組織結構金相顯微鏡圖。具體實施方式實施例1，一種高強稀土鎂合金，包括以下重量份數的組分：Gd4.5%，Y3.5%，Zr0.1%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。一種高強稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別在180℃預熱；（2）升溫至710℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在780℃加入Mg-30Gd中間合金；（3）升溫至760℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間2min；（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置15min，攪拌20min；（5）在700℃且SF6+CO2混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；（6）鎂合金圓棒材在切割之前先在480℃條件下，均勻化處理4h，然后才進行切割，在400℃擠壓成型材，擠壓速度4mm/s；（7）鎂合金擠壓型材需在150℃條件下進行56h的時效處理。本實施例所得的一種高強稀土鎂合金，其力學性能結果為：室溫：抗拉強度405MPa；屈服強度275MPa。實施例2，一種高強稀土鎂合金，包括以下重量份數的組分：Gd5.0%，Y4%，Zr0.15%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。一種高強稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別在190℃預熱；（2）升溫至720℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在790℃加入Mg-30Gd中間合金；（3）升溫至770℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間3min；（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置20min，攪拌25min；（5）在710℃且SF6+CO2混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；（6）鎂合金圓棒材在切割之前先在490℃條件下，均勻化處理5h，然后才進行切割，在410℃擠壓成型材，擠壓速度5mm/s；（7）鎂合金擠壓型材需在170℃條件下進行60h的時效處理。本實施例所得的一種高強稀土鎂合金，其力學性能結果為：室溫：抗拉強度413MPa；屈服強度284Mpa。實施例3，一種高強稀土鎂合金，包括以下重量份數的組分：Gd5.2%，Y4.5%，Zr0.2%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。一種高強稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別在200℃預熱；（2）升溫至730℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在800℃加入Mg-30Gd中間合金；（3）升溫至780℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間4min；（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置25min，攪拌30min；（5）在720℃且SF6+CO2混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；（6）鎂合金圓棒材在切割之前先在500℃條件下，均勻化處理6h，然后才進行切割，在430℃擠壓成型材，擠壓速度6mm/s；（7）鎂合金擠壓型材需在200℃條件下進行65h的時效處理。本實施例所得的一種高強稀土鎂合金，其力學性能結果為：室溫：抗拉強度422MPa；屈服強度303Mpa。實施例4，一種高強稀土鎂合金，包括以下重量份數的組分：Gd5.5%，Y4.2%，Zr0.25%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。一種高強稀土鎂合金的制備方法，包括如下步驟：（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別在220℃預熱；（2）升溫至740℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在820℃加入Mg-30Gd中間合金；（3）升溫至800℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間5min；（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置30min，攪拌35min；（5）在740℃且SF6+CO2混合氣體保護下，進行半連續澆鑄鎂合金圓棒材；（6）鎂合金圓棒材在切割之前先在520℃條件下，均勻化處理8h，然后才進行切割，在450℃擠壓成型材，擠壓速度7mm/s；（7）鎂合金擠壓型材需在220℃條件下進行72h的時效處理。本實施例所得的一種高強稀土鎂合金，其力學性能結果為：室溫：抗拉強度435MPa；屈服強度311Mpa。以上詳細描述了本專利技術的優選實施方式，但是本專利技術不限于上述實施方式中的具體細節，在本專利技術的技術構思范圍內，可以對本專利技術的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本專利技術的保護范圍。另外需要說明的是，上述具體實施方式中所描述的各個具體的技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高強稀土鎂合金材料，其特征在于：包括以下重量份數的組分：Gd?4.5~5.5%、Y?3.5~4.5%、Zr?0.1~0.25%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。

【技術特征摘要】
1.一種高強稀土鎂合金材料，其特征在于：包括以下重量份數的組分：Gd4.5~5.5%、Y3.5~4.5%、Zr0.1~0.25%，雜質元素Si、Fe、Cu、Ni均不大于0.015%，其余部分為Mg。2.一種高強稀土鎂合金材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：（1）將高純鎂錠、Mg-30Gd中間合金、Mg-30Y中間合金、Mg-30Zr中間合金分別預熱；（2）升溫至710~740℃將鎂錠在坩堝中加熱熔化，然后在780~820℃加入Mg-30Gd中間合金；（3）升溫至760-800℃，加入全部Mg-30Y和Mg-30Zr中間合金，且攪拌均勻，攪拌時間2~5min；（4）在氬氣保護下，除渣后進行靜置15~30min，攪拌20~35min；（5）在700~740℃...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋蕾，張全福，馬海兵，張海靜，任乃棟，楊生亮，那海斌，李張紅，
申請(專利權)人：孝義市東義鎂業有限公司，
類型：發明
國別省市：山西;14