[发明专利]一种高塑性稀土变形镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金材料，特别是一种Mg-Zn-Mn合金，以及这种合金材料的制备方法。

背景技术

在工程金属材料中, 镁材最显著的特点是质量轻。镁合金具有比强度、比刚度高，减振性能好，抗辐射能力强等一系列优点，是未来十分重要的金属结构材料和功能材料。随着世界各国对能源和环境保护越来越重视，镁的研究与开发出现了新的局面，镁材成为迅速崛起的新型工程材料。

Mg-2Zn-lMn是Mg-Zn系合金中合金化程度较低的一类合金，其热挤压性能优于AZ31合金，适合用快速挤压来降低制品成本，但是其晶粒较粗大，有热烈倾向。

发明内容

    本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高合金力学性能特别是高塑性的稀土变形镁合金。

为解决以上技术问题，本发明提供的一种高塑性稀土变形镁合金，包括镁、锌、锰、钕、和钇，各组份的质量百分比为：Zn1.3~2.5%；Mn0.7~1.3%；Nd0.3~0.7%；Y0.3~0.7%；不可避免的杂质≤0.15%；其余为镁。

作为本发明的一种优选方式，锌、锰、钕、和钇的质量百分比为：Zn1.9%；Mn0.75%；Nd0.63%；Y0.5%。其抗拉强度为σ_b=295MPa,屈服强度σ_0.2=215MPa，延伸率为δ=25%，通过二次挤压延伸可以提高到δ=32%。

本发明镁合金材料中由于添加了稀土元素Nd和Y，不但细化了合金的组织，增加了合金的流动性，改善了合金的铸造性能，而且在后续的变形过程中阻碍再结晶晶粒的长大，细化变形组织，提高合金的力学性能。可以使合金热变形过程中温度升高时，开始出现局部熔化的温度提高，有利于选择更高的温度进行挤压，以提高合金热变形塑性、减少挤压变形抗力，从而提高挤压速率。因此，本发明所述的镁合金适合快速挤压变形。

同时，本发明还提供一种高塑性稀土变形镁合金的制备方法，该方法中采用的是以上所述的镁合金的组分、含量，包括步骤：

（1）熔化：将镁锭投入熔化炉并加熔剂熔化，熔剂用量占炉料总量的4-7%，熔化过程中撒入覆盖剂以防止燃烧，整个熔化过程控制在3-6小时，且镁液熔化结束温度控制在670-690℃；

 （2）合金化：镁液熔化结束后在升温搅拌过程中依次加入锌锭和细度为120目的锰粉；

 （3）精炼及提渣：在720-750℃时添加精炼剂，精炼剂用量占炉料总量的2-3%，精炼时间40-60min，最后15min将提渣筒放入镁液中，用氮气管吹起底渣，落入渣桶中的底渣由于密度大逐步将镁液排出，重复提渣过程直至干净为止；

 （4）添加稀土钕及钇：升温至760-770℃加入镁钕、镁钇中间合金，吹氮气精炼5-10min；

（5）静置降温：使铝锰相、夹杂物和熔剂沉降，整个过程时间控制在40-60min，最终温度控制在690-710℃；

（6）转液：通过倒吸泵将熔化炉中镁液转入保温炉的净化腔来实现镁液净化；

（7）半连续铸棒：保温炉浇铸腔内的浇铸泵及浇铸管将镁液注入铸锭机上的结晶器内，开启冷却水和铸锭机进行半连续铸棒，浇铸温度控制在690-710℃；

（8）挤压加工：将铸锭在410-420℃下进行14-16小时均匀化退火处理后，进行扯皮，将扯皮的铸锭在温度390-400℃下进行变形加工成制品。

    本发明镁合金材料采用常规铸锭制备手段熔铸，工艺简单，具有工业使用价值，使得现有的工业条件就能直接生产出高塑性镁合金。不需要施加特殊的塑性变形工艺措施，在普通工业化挤压、扎制、锻造等变形加工设备上就能变形加工，即可获得高于AZ31镁合金的性能。

附图说明

图1是本发明方法中用到的半连续铸棒生产线的结构示意图。

图2是本发明方法中用到的转液及浇铸结构示意图。

图中，1-第一熔化炉，2-第二熔化炉，3-第三熔化炉，4-第四熔化炉，5-保温炉，6-第一铸造机，7-第二铸造机，8-I腔，9-II腔，10-III腔，11-流孔，12-第一钢板，13-第二钢板，14-筛网，15-转液管，16-转液泵，17-浇铸泵，18-浇铸管。

具体实施方式