專利名稱：：一種高屈強比和高塑性的變形鎂合金的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種鎂合金，尤其涉及一種具有高屈強比和高塑性的變形鎂合金。
背景技術：
：鎂合金的密度小，比強度和比剛度高，是目前工業應用中最輕的金屬結構材料，應用在航空航天、汽車、交通運輸等領域的結構件上，可以明顯減輕重量、節省燃油消耗。但是，鎂的絕對強度低、塑性變形能力差，制約了鎂合金在結構件上的規模應用。金屬材料的屈強比即屈服強度與抗拉強度之比值。對于多數工程結構用的延性材料，當受力大于屈服強度后，由于會出現較大的塑性變形，已不能滿足使用要求，因此屈服強度是實際工程應用中衡量材料是否滿足使用要求強度的依據。提高屈強比，可以增加材料的使用應力，挖掘材料的潛力。目前商用變形鎂合金系主要有Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Mn系，典型牌號分別為AZ31、ZK60和MB8。AZ31和MB8具有中等強度和較好的塑性，ZK60為高強度鎂合金，但塑性相對較低。為了提高鎂合金的強度，雖然已開發了若干新型合金，或對原有合金進行微合金化改性，但往往只提高了材料的抗拉強度，降低了屈強比，同時損害了材料的塑韌性。
發明內容針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種具有高屈強比和高塑性的變形鎂合金。本發明目的是這樣實現的高屈強比和高塑性的變形鎂合金，其特征在于所述鎂合金由鎂、鋅、鋯和稀土組成，其組分的重量百分比為鋅1.0%~2.0%、鋯0.1%~0.6%、稀土0.1%~0.8%，其余為鎂和不可避免的雜質。所述稀土為鉺。與現有技術相比，本發明的有益效果是1、本發明中添加稀土元素鉺，鉺與合金中的雜質元素結合形成含鉺化合物從基體中析出，有效凈化了鎂合金基體，提高了材料的塑韌性。2、本發明中添加稀土元素鉺，鉺與合金中的雜質元素結合形成細小含鉺析出相，均勻彌散分布于鎂基體中，這些粒子在熱軋、熱擠壓等熱變形過程中能夠有效促進動態再結晶、阻礙再結晶晶粒長大，從而得到細小的動態再結晶晶粒，明顯提高材料的屈服強度和抗拉強度，同時又可以有效改善材料的塑韌性。3、本發明中添加稀土元素鉺，鉺與合金中的雜質元素結合形成細小含鉺析出相，起到析出強化作用。4、本發明中鋅起固溶強化作用，其含量控制在1.0%~2.0%為宜，鋅含量過低，合金強度不足，鋅含量超過2%，雖然可以進一步提高其抗拉強度，但是同時降低材料塑性，降低屈強比。5、本發明的變形鎂合金兼有高的屈強比和優良的塑性，在屈服強度不低于傳統商用高強度變形鎂合金ZK60的同時，使其塑性大大提高，充分挖掘了材料的使用潛力。6、合金軋制態下室溫抗拉強度285290MPa，屈服強度達270MPa，屈強比大于0.9，延伸率高達16%以上。圖1是本發明合金鑄錠退火態組織的典型掃描電子顯微鏡照片；圖2是本發明熱軋2.0mm軋制態板材的典型金相顯微組織照片；圖3是本發明冷軋1.5mm軋制態板材的典型金相顯微組織照片。具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步說明。實施例1:一種高屈強比和高塑性的變形鎂合金，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.5%、鋯0.1%、鉺0.4%，其余為鎂和不可避免的雜質。實施例2:—種高屈強比和高塑性的變形鎂合金，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.8%、鋯0.6%、鉺0.7%，其余為鎂和不可避免的雜質。實施例3:—種高屈強比和高塑性的變形鎂合金，所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.5%、鋯0.4%、鉺0.2%，其余為鎂和不可避免的雜質。本發明的高屈強比和高塑性的變形鎂合金可以采用以下制備工藝來制取(1)按照上述成分配制合金，原材料為工業純鎂錠、工業純鋅、Mg-31%Zr中間合金和Mg-27。/。Er稀土中間合金在電阻坩堝爐中加入工業純鎂，加熱熔煉，并通入SF6和C02混合氣體保護；(2)待鎂錠熔化后，加入鎂鋯、鎂鉺中間合金，最后加入鋅錠，并繼續通保護氣體；(3)待合金元素全部溶解后，在70(TC下保溫10分鐘，用工具攪拌合金液使成分均勻，以后每隔五分鐘攪拌一次，共三次；(4)撈去表面浮渣，將熔體升溫至75(TC，靜置30分鐘，然后降溫至680°C，在保護氣氛下進行金屬模澆注；(5)將澆注獲得的鑄錠在410°C均勻化處理8小時，然后進行軋制。軋制前鑄錠在400°C預熱15分鐘，熱軋道次壓下量控制在10~15%左右。熱軋過程中若板坯溫度低于260°C，則將板坯回爐退火，退火溫度與預熱溫度相同，加熱時間510分鐘。熱終軋厚度2.0mm。隨后進行5個道次的冷軋至1.5mm，最后一個道次冷軋前進行40CTCX10min的中間退火。本發明實施例1~3冷軋態1.5mm板材的室溫力學性能如表1所示。為便于比較，表1中同時給出了AZ31和ZK60的力學性能數據。表1合金的力學性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表1可以看出，本發明(實施例1~3)的合金具有比商用高強度變形鎂合金ZK60更高的屈服強度，而且具有良好的塑性，延伸率優于AZ31合金，屈強比比ZK60和AZ31均有明顯提高。這顯示了本發明(實施例1~3)的合金具有很高的屈強比和良好的塑性。掃描電鏡顯微組織形貌顯示，合金鑄錠組織中有大量細小彌散第二相粒子，如圖1所示。能譜分析表明這些粒子是稀土鉺與合金中的雜質元素、鎂以及合金液中巻入的氧等結合形成的化合物，這些化合物的析出有效凈化了鎂合金基體，使材料的塑韌性明顯提高，同時也起到析出強化作用，從而提高材料的屈服強度，提高了屈強比。另外，這些細小含鉺彌散第二相粒子在熱處理、熱軋和熱擠壓等熱機械處理過程中不聚集、不粗化，能夠有效促進熱變形過程中的動態再結晶、阻礙再結晶晶粒長大，從而細化動態再結晶晶粒，圖2和圖3分別是2.0mm熱終軋態和1.5mm冷軋態板材的典型金相顯微組織照片，照片顯示合金晶粒顯著細化。晶粒細化既明顯提高了材料的屈服強度和抗拉強度，同時又有效改善材料的塑韌性。本發明的變形鎂合金兼有高的屈強比和優良的塑性，在屈服強度不低于傳統商用高強度變形鎂合金ZK60的同時，使其塑性大大提高，充分挖掘了材料的使用潛力。權利要求1、一種高屈強比和高塑性的變形鎂合金，其特征在于所述變形鎂合金由鎂、鋅、鋯和稀土組成，其組分的重量百分比為鋅1.0％～2.0％、鋯0.1％～0.6％、稀土0.1％～0.8％，其余為鎂和不可避免的雜質。2、根據權利要求1所述的變形鎂合金，其特征在于所述稀土為鉺。3、根據權利要求1或2所述的變形鎂合金，其特征在于所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.5%、鋯0.1%、鉺0.4%，其余為鎂和不可避免的雜質。4、根據權利要求1或2所述的變形鎂合金，其特征在于所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.8%、鋯0.6%、鉺0.7%，其余為鎂和不可避免的雜質。5、根據權利要求1或2所述的變形鎂合金，其特征在于所述鎂合金中各組份的重量百分比為鋅1.5%、鋯0.4%、鉺0.2%，其余為鎂和不可避免的雜質。全文摘要本發明提供了一種具有高屈強比和高塑性的變形鎂合金，該合金各組份的重量百分比為鋅1.0％～2.0％、鋯0.1％～0.6％、稀土鉺0.1％～0.8％，其余為鎂和不可避免的雜質。鉺與合金中的雜質元素、鎂以及合金液中卷入的氧等結合形成細小彌散析出相，有效凈化合金，并促進熱變形過程中的動態再結晶、阻礙再結晶晶粒長大。鋅在合金中起固溶強化作用。本發明的變形鎂合金不僅具有高的屈強比，而且具有優良的塑性，在屈服強度不低于傳統商用高強度變形鎂合金ZK60的同時，大大提高了鎂合金的塑性，充分挖掘了材料的使用潛力。文檔編號C22C23/00GK101250655SQ20081006946公開日2008年8月27日申請日期2008年3月12日優先權日2008年3月12日發明者靜張,潘復生申請人:重慶大學