[发明专利]一种超高延伸率Mg‑Zn‑Y合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金制造领域，尤其涉及一种超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，同时兼具有比强度高、降噪减振好、电磁屏蔽性好、易于回收等优点，在交通车辆、航空航天、电子通讯、国防科技等领域中具有十分广阔的应用前景。特别是随着对轻量化、节能、环保等要求的日益提高，镁合金在这些领域中的应用越来越受到重视。然而，镁合金自身具有的缺点，如强度较低、韧性较差等问题，限制了镁合金的工业化广泛应用。因此，要进一步扩大镁合金的应用范围，满足其在高技术领域的应用，必须提高镁合金的综合性能。

准晶因其独特的原子排列结构而具有优异的机械和物理性能，如高强度、低摩擦系数、抗氧化、耐腐蚀等，将其作为增强相引入到镁合金中可提高镁合金的综合性能，为新型镁合金的开发和实际应用提供了一条新途径。近年来，因Mg-Zn-Y合金微观组织中具有高强特性的二十面体准晶相而成为研究热点。特别是变形Mg-Zn-Y合金，相对于铸造镁合金具有更高的强度，更好的塑性，更多样化的力学性能，从而可满足更多结构件的需求。目前，变形Mg-Zn-Y合金的制备方法为：铸造→均匀化退火(一般380-420℃，8-24h)→热挤压。已报道的用现有方法制备的Mg-Zn-Y合金一般具有较高的强度，但室温延伸率一般低于20％，极大限制了Mg-Zn-Y合金的大规模应用；比如对于需要冷变形成型的部件，低延伸率限制了冷变形的成型性，且很难做到无损伤冷变形成型。因此，探索并开发出一种制备超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制备方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制备方法。通过该方法制备Mg-Zn-Y合金的过程中，形成了纳米共准晶组织，使最终得到的Mg-Zn-Y合金具有高于40％的室温延伸率。

本发明实现其发明目的所采取的技术手段是：一种超高延伸率Mg-Zn-Y合金的制备方法，其步骤是：

A、浇注：按Zn 3-8％、Y 0.7-1.8％，余量为Mg的元素质量百分比，浇注Mg-Zn-Y合金铸锭；

B、热处理：将A步得到的Mg-Zn-Y合金铸锭在480-500℃下保温8-24h，随即进行水淬处理，得到热处理后的Mg-Zn-Y合金锭；

C、预变形：将B步得到的Mg-Zn-Y合金锭在300-400℃下保温2-4h后，进行温度为320-380℃，挤压比为1.2-3.5的预变形处理；

D、热挤压：将C步的预变形处理后的Mg-Zn-Y合金锭在300-400℃下保温2-4h后，进行温度为330-400℃，挤压比为20-60的热挤压处理，即得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、申请人发现，B步的480-500℃的热处理不仅能够获得更好的固溶效果，使添加的合金元素(Zn、Y)更多的溶入至α-Mg基体内部，提高了最终得到的Mg-Zn-Y合金的室温延伸率；最重要的是，在这个温度下，合金中α-Mg基体晶界处会出现少量的液相，再经水淬处理，合金能凝固形成纳米共准晶组织，即层片间距为纳米级的共晶组织(其中一相为准晶相，另一相为α-Mg相)；这种纳米共准晶组织在D步的热挤压处理发生破碎，得到晶粒尺寸非常细小(纳米级)的准晶相，大大提高了最终得到的Mg-Zn-Y合金的室温延伸率。

二、B步热处理后，再进行C步的预变形处理，预变形处理可改善合金的织构(晶粒取向)，有利于塑性变形时柱面滑移的启动，改善合金的塑性成形能力，有利于再次挤压后沿着预变形方向(和挤压方向相同)的延伸率的提高。

三、在D步的热挤压处理中，通过高温塑性变形使得Mg-Zn-Y合金中的α-Mg基体发生动态再结晶，使原铸态合金中呈树枝晶的α-Mg基体变为等轴晶，细化了晶粒，大大提高了Mg-Zn-Y合金的强度和延伸率；同时，热挤压可通过破碎Mg-Zn-Y合金中的纳米共准晶组织，达到细化第二相的效果(得到纳米级的准晶相)；最终获得室温延伸率高于40％的Mg-Zn-Y合金。