[发明专利]一种Mg-Zn-Zr系镁合金模锻件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金模锻件的制备方法。

背景技术

镁合金具有一系列的优点。镁合金的密度只有1.8g/cm3左右，比铝合金轻36％，比锌合金轻73％，比钢轻77％，是目前工程应用中质量最轻的金属材料。镁合金比强度明显高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强材料；比刚度则与铝合金和钢相当，但远高于纤维增强材料。高纯度镁合金具有刚性佳，减震性和机械加工性好，镁合金热导性好，热稳性高，电磁屏蔽特性好，阻尼性好和可回收性等特性。由于镁的标准电位为-2.363V，是负电性很强的金属，其耐蚀性很差。镁合金在材料制造、加工成型和产品使用过程中都存在被氧化的问题，因而它的应用受到很大的限制，其优越性得不到发挥。20世纪90年代以后，随着冶炼技术的提高和先进成型技术的出现以及制造成本的降低，镁合金材料才得到了实际应用，不仅在航天航空，而且在汽车工业、电子信息、民用家电等领域均已得到广泛的应用，并且具有广阔的应用前景和开发潜力，作为工程材料，已经成为21世纪众所瞩目的焦点。

一股来说，根据生产工艺的不同，镁合金可分为铸造镁合金及变形镁合金。由于镁合金属于密排六方结构金属，塑性变形能力差，很难加工成板、带、棒、型和锻件，因此当前应用较广的是铸造镁合金，镁合金主要采用铸件作为结构材料使用。镁合金的生产难度很大；镁合金生产技术还不成熟和完善，特别是镁合金成型技术远不成熟和完善成为限制镁合金广泛应用的主要问题。

ZK61M合金是现在所有常用镁合金中强度最高的一种，又由于ZK61M镁合金本身轻的缘故，因此ZK61M合金几乎是所有材料中比强度最高的一种，然而ZK61M合金并不是无懈可击的材料，它存在如铸造热裂倾向严重、塑性很差等诸多缺点。为改善ZK61M合金的力学性能，拓宽它的应用领域，许多材料工作者针对ZK61M合金进行了晶粒细化、超塑性、复合材料等方面的研究，但均没有得出较好的消除铸造热裂倾向、提高塑性的研究成果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有ZK61M镁合金的铸造热裂倾向严重、塑性差，导致加工成型困难，限制了ZK61M镁合金的应用领域的问题，本发明提供了一种Mg-Zn-Zr系镁合金模锻件的制备方法。

本发明Mg-Zn-Zr系镁合金模锻件的制备方法是通过以下步骤实现的：一、按重量百分比称取如下合金原料：5.5％的Zn、0.6％的Zr、0.01％～0.05％的Al、0.01％～0.1％的Mn、0.01％～0.05％的Cu、0.001％～0.005％的Ni和余量的Mg；二、将步骤一的合金原料加入熔炼炉中在695℃～705℃的条件下熔炼100min，然后进行铸造得镁合金圆铸锭，控制铸造速度为36mm/min～40mm/min；三、将步骤二的镁合金圆铸锭进行直接挤压，挤压温度为300～400℃，挤压比6.25；四、进行模锻，开段温度为390～410℃，终锻温度为不低于320℃；五、进行时效处理，在160～170℃条件下保温20～28小时，然后随炉冷却，即得Mg-Zn-Zr系镁合金模锻件。

本发明的Mg-Zn-Zr系镁合金模锻件即为ZK61M镁合金模锻件。

本发明的优点：

(1)本发明的优点在于解决了不能对镁合金进行复杂形状塑性加工成形的问题。

(2)能改善镁合金的组织结构和机械性能，能得到形状复杂的镁合金模锻件，并具有尺寸精度高、加工工序简单、大变形量加工的优点。

(3)模锻后尺寸精度高，力学性能好；在室温下纵向抗拉强度达到294N/mm²，断后伸长率≥8％。

本发明的ZK61M镁合金模锻件应用于制造发动机主减低盖，是直升机的关键构件。本发明制备得到的ZK61M镁合金模锻件成功避免了新型直升机受控于国外，满足了军工的急需，实现了直九直升机的国产化。

附图说明

图1是具体实施方式一的步骤二中得到的镁合金圆铸锭放大50倍的低倍组织图；图2是具体实施方式一得到的Mg-Zn-Zr系镁合金模锻件放大50倍的低倍组织图；图3是具体实施方式一得到的Mg-Zn-Zr系镁合金模锻件放大200倍的高倍组织图；图4是具体实施方式的Mg-Zn-Zr系镁合金模锻件的三维立体图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。