[发明专利]镁锌锆钇镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金材料，特别涉及一种同时具备中等强度和优良塑性的镁锌锆钇镁合金。

背景技术

镁合金的晶体结构属密排六方晶格，其塑性变形能力不及铝和钢，增加了镁合金塑性加工的难度和生产制备成本，为此近年的新型镁合金开发研究中，已经开始重视通过变形镁合金中合金相设计和采用新变形工艺等方式，在保证一定强度的同时更注重提高镁合金的塑性加工能力。

镁锌锆系镁合金通常被用作高强度的变形镁合金，在航空、航天、兵器和民用轿车领域等应用非常广泛，为提高镁锌锆系镁合金材料的耐热性和强韧性，科研工作者开展了大量研究工作，例如Kun Yu等人在《Scripta Materialia》2003年第48卷报道了一种新型的镁锌锆系镁合金Mg-2.8％Ce-0.7％Zn-0.7％Zr(wt.％)，该合金在25℃具备257.8Mpa的抗拉强度和12％的延伸率；再例如，申请日为2009年7月8日、专利公开号为CN101603138A的我国专利《一种含准晶增强相的高阻尼镁合金及其制备方法》公开了一种添加稀土元素钇的镁锌锆系镁合金Mg-0.2％Y-0.1％Zn-0.6％Zr(wt.％，实施例中的较优配比)，其在室温下具备179Mpa的抗拉强度和7.2％的延伸率；再例如，申请日为2007年5月30日、专利公开号为CN101314829A的我国专利《有效利用稀土元素Y强化Mg-Zn-Y-Zr系镁合金及制备方法》公开了一种准晶相强化的Mg-Zn-Y-Zr镁合金及其制备方法，解决了镁合金强化等问题，抗拉强度为290-360MPa，屈服强度为175-260MPa，延伸率为10-18％；另外，申请日为2004年11月11日、授权公告号CN 1297676C的我国专利《一种含稀土钇的高塑性镁合金》公开了一种含稀土钇的高塑性镁合金，各组分质量百分含量为Zn：5.0-8.5％，Zr：0.6-0.8％，Y：0.7-2.0％，抗拉强度为322-337MPa，屈服强度为263-267MPa，延伸率为18-21％。从性能测试结果来看，上述研究结果在一定程度上都是针对高强度的镁锌锆系镁合金进行研究，其塑性性能依然有限，难以满足实际应用环节对变形镁合金制品室温塑性的需求。例如，在自行车和摩托车等行业中需要对镁合金管材的端部进行缩径，若合金的室温延伸率能超过23％，则通常可以保证缩径变形在室温下进行而不发生破裂。传统镁合金的缩径变形必须将加热到200℃以上进行，而使用室温延伸率能超过23％的优良塑性镁合金则可以减少加热环节，降低生产成本。

发明内容

针对现有镁锌锆系镁合金难以满足实际应用环节对变形镁合金制品室温塑性的需求，本发明的目的是提供一种具备中等强度，且室温拉伸塑性优良，能满足挤压制品在室温下后续成形的镁锌锆钇镁合金，通过适宜的锌、锆、钇元素的含量及锌-钇含量配比的设计，配以合理的的挤压前热处理工艺、挤压变形工艺，使得本发明镁合金在满足大多数应用需要的中等强度的同时，具有优良的室温拉伸塑性。

本发明的目的是这样实现的：镁锌锆钇镁合金，其特征在于合金中各组分的重量百分比为，锌：2.0～4.0％，锆0.2～0.5％，钇：0.9～5.8％，余量为镁和杂质。

作为进一步优选方案，合金中锌和钇的重量比优选为1∶0.9～2.8。

作为进一步优选方案，所述各组分的重量百分比为，锌：2.1％，锆：0.3％，钇：3.7～5.8％，余量为镁和杂质。

进一步，所述杂质包括硅、镍、铜和铁，杂质在合金中的重量百分比不大于0.15％。

相对于现有技术，本发明具有下述优点：

1、随着锌含量的增加，镁锌锆系镁合金抗拉强度和屈服强度会有所提高，但是延伸率会下降，导致镁合金的铸造性能、工艺塑性和焊接性能恶化，因此严格控制镁锌锆系镁合金中的锌含量，使其同时具备中等强度和优良塑性。

2、钇属于表面活性元素，能够降低熔体固液界面张力，使晶粒的形核功下降、临界形核半径减小、形核容易，从而使铸态组织得到细化，在镁锌锆系镁合金中添加适量的钇，能够加快形核速率，使得枝晶间距减小，晶粒得到大幅细化，改善了镁锌锆系镁合金在铸态下的综合力学性能。

3、在镁锌锆系镁合金中添加适量的钇，生成高熔点第二相，可以通过选用更高的变形温度进行热挤压，以提高镁锌锆系镁合金的热变形塑性、减小挤压变形抗力，从而提高挤压速率。

4、适宜的锌-钇比例，使得镁锌锆系镁合金的塑性得以较大幅度的提高。

5、本发明采用的镁合金制备方法具有工艺简单、操作简易的优点。

附图说明

图1为本发明实施例1中各编号镁合金的铸态组织的显微照片；