[发明专利]一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金铸件的制备方法，特指系一种Mg-Y-Nd镁合金铸件的热处理工艺；属于镁合金及热处理工艺技术领域。

背景技术

Mg-Y-Nd系列镁合金作为使用最广的稀土镁合金，以其优秀的高温力学性能在航空、航天等领域得到广泛的应用。该合金采用低压铸造的方法可以制备出各种大尺寸，形状复杂的各种航空构件。合金中由于Y和Nd元素的加入，可形成Mg₄₁Nd₅、Mg₂₄Y₅以及Mg₁₄Nd₂Y等化合物，从而起到强化的作用。但是这些起强化作用的化合物需要在时效过程中形成，而在铸造过程中形成的粗大化合物并不能起强化作用，因此在该合金进行热处理时首先需要将铸造过程形成的粗大化合物溶入基体，然后通过时效的方式使其以细小弥散的形式析出。

基于Mg-Y-Nd系列镁合金的强化机理，目前广泛采用固溶+时效的T6热处理工艺对合金进行热处理，即在高温下加热使合金元素溶入基体，然后在较低温度下进行时效使其析出。目前的研究结果主要针对固溶温度、固溶时间、以及时效温度和时效时间来展开，通过寻求一种最优的温度和时间组合使合金热处理后具有较好的力学性能。

虽然Mg-Y-Nd系列镁合金的合金化程度已经比较高，但现有技术采用固溶+时效的T6热处理工艺对合金进行热处理后，根据文献(张娜，Mg-Y-Nd合金的组织与性能研究，吉林大学硕士学位论文，2007)的记载，合金抗拉强度指标仅仅达到275MPa，因而，限制了Mg-Y-Nd系列镁合金在很多领域或工况下 的应用，本领域长期以来一直希望能有效提高Mg-Y-Nd系列镁合金的力学性能，但至今为止，并没有取得实质性的改善，因此，有必要对Mg-Y-Nd镁合金热处理工艺进行优化，以满足不同领域对合金力学性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺简单，技术合理，能够大幅度提高大尺寸稀土镁合金铸件力学性能的热处理方法。

本发明一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，包括下述步骤：

第一步：分级固溶

将铸件加热依次进行一级固溶、二级固溶；

一级固溶保温温度450～480℃，保温时间15～20小时；优选的保温时间为15-16小时；一级固溶保温结束后，继续升温进行二级固溶；

二级固溶保温温度540～550℃，保温时间2～3小时，优选的保温时间为2.5-3小时；然后，出炉后强风冷却，冷却速度200～250℃/h。

第二步：分级人工时效

将第一步固溶处理后的工件依次进行三级人工时效：

一级人工时效工艺为：时效温度300～320℃，保温时间3～5小时，优选的保温时间为4-5小时，冷却方式：出炉空冷；

二级人工时效工艺为：时效温度200～250℃，保温时间15～20小时，优选的保温时间为15-18小时，冷却方式：出炉空冷；

三级人工时效工艺为：时效温度150～180℃，保温时间20～30小时，优选的保温时间为22-30小时，冷却方式：出炉空冷。

本发明一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，一级固溶加热升 温速度为200～220℃/h；二级固溶加热升温速度为50～100℃/h。

本发明一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，

三级人工时效工艺过程中，每一级人工时效加热升温速度均为150～200℃/h。

本发明一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，将铸件依次进行一级固溶、二级固溶、一级人工时效、二级人工时效、三级人工时效，各步骤的顺序不可调换。

本发明一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，经过处理后的工件强度较常规工艺处理后提高10％以上，其抗拉强度大于等于300MPa，屈服强度大于等于200MPa，伸长率大于等于5％。

本发明一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，所处理的稀土镁合金铸件原材料为Mg-Y-Nd镁合金。

本发明一种提高稀土镁合金铸件力学性能的热处理工艺，所述Mg-Y-Nd镁合金包括下述组分，按质量百分比组成：

Y 3.5～4.0％；Nd 2.3～2.6％；Zr 0.4～0.5％；Gd 0.3～0.4％；其它元素总量小于0.5％；余量为Mg。