[发明专利]一种真空压铸稀土镁合金的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料及冶金领域，尤其涉及一种优化真空压铸稀土镁合金力学性能的热处理方法。

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料，其密度为1.75～1.90Kg/cm³；其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料，其机加工性能优良，易加工且加工成本低，加工能量仅为铝合金的70%；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；其减振性、电磁屏蔽性远优于铝合金。但是稀土镁合金通过压铸后的性能不是很好，需要通过热处理的方法对其综合力学性能进行优化。

Mg-Gd-Y系铸造镁合金的热处理一般包括固溶处理和时效处理两个工序。其中，固溶处理有利于消除合金组织中的偏析问题，使非平衡相溶解于基体中，从而消除铸件内存在的区域偏析、晶内偏析，使得合金的成分均匀化，进而提高合金的性能。固溶处理中，主要是控制好固溶温度和保温时间两个参数，温度过高、保温时间过长会使得金相组织长大、粗化，对组织均匀化不利，从而影响材料的性能，固溶温度过高还可能引起“过烧”；时效处理是使经固溶处理后的镁合金在较低的温度下经过一段时间后，从过饱和的固溶体中重新析出第二相，从而使强度提高的方法。

因为Mg-6Gd-3Y合金主要是由α-Mg相和Mg₂₄(Gd,Y)₅相组成，经过固溶处理后，Mg₂₄(Gd,Y)₅相基本固溶到基体中，所以通过固溶得到的组织是一种不稳定的组织。因此，通过固溶处理之后再对合金进行时效处理，可以将组织中过饱和的Gd和Y从α-Mg中析出，重新得到Mg₂₄(Gd,Y)₅相，但此时Mg₂₄(Gd,Y)₅相的形貌、尺寸及分布与铸态相比都有明显区别。对重力铸造的稀土镁合金进行的固溶温度一般为510℃～530℃，保温6～24h；时效温度为220～250℃，保温16～60h，但由于真空压铸的晶粒细小，气孔减少，可以进行较高温度的热处理。重力铸造的热处理工艺均会使得真空压铸Mg-6Gd-3Y合金晶粒过度长大，在时效阶段不能使Mg24(Gd,Y)5相均匀析出。本发明所研究的热处理方法，针对压铸稀土镁合金的特点，使得铸态合金在经过热处理后，综合力学性能都有明显的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土镁合金热处理的方法，采用本发明得到的Mg-6Gd-3Y-0.5Zr热处理合金成分稳定，组织中均匀地分布着Mg₂₄(Gd,Y)₅稀土相，并且晶粒没有明显长大，合金的性能得到明显改善。

本发明提供一种稀土镁合金的热处理方法，技术方案包括如下步骤：

（1）真空压铸得到Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金；

（2）将所得Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金放入到热处理炉中进行一级热处理，一级热处理温度为480℃～510℃，一级热处理时间为2h～6h；

（3）完成一级热处理之后，取出试样空冷；

（4）将试样放入热处理炉中进行二级热处理，二级热处理温度为180℃～220℃，二级热处理时间为75h～85h；

（5）完成二级热处理后，取出试样水冷。

优选地，步骤（2）中，所述一级热处理温度为490℃～510℃，一级热处理时间为2h～4h。

更优选地，步骤（2）中，所述一级热处理温度为500℃～510℃，一级热处理时间为2h～3h。

最优选地，步骤（2）中，所述一级热处理温度为500℃，一级热处理时间为2h。

优选地，步骤（4）中，所述二级热处理温度为180℃～210℃，二级热处理时间为75h～85h。

更优选地，步骤（4）中，所述二级热处理温度为190℃～200℃，二级热处理时间为80h～85h。

最优选地，步骤（4）中，所述二级热处理温度为200℃，二级热处理时间为80h。

经过发明人一系列的试验，本发明最终确定了Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金热处理工艺的具体参数，优化了一、二级热处理的温度和时间。采用本发明工艺对Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金进行热处理，合金成分稳定，组织中均匀地分布着Mg₂₄(Gd,Y)₅稀土相，并且晶粒没有明显长大，合金的性能得到明显的改善，而且方法简单，安全可靠，操作方便。

附图说明

图1为本发明提出的热处理方法中温度-时间示意图。