[发明专利]一种稀土镁合金的热变形强化方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料成形与加工领域，具体是涉及一种稀土镁合金的热变形强化方法，通过控制挤压工艺和参数，在保持材料高强度的同时提高材料的塑性。

背景技术

镁合金由于其密度低、比强度高，同时兼具良好的抗蠕变性和抗震吸能等优点，在国防、航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。众所周知，传统的Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr系合金强度较低，尽管在这些合金中，可以通过添加稀土元素（Ce、La、Nd和Y），通过在高温下形成稳定的第二相，使得这类镁合金在200℃及以上温度时，具有高强度和良好的抗蠕变性，当工作温度达到250℃及以上时，这类镁合金的力学性能一般会明显降低。在Mg-RE系合金中，Mg-Gd系合金具有较稳定的低蠕变速率和较高的蠕变抗力，其优异的室温和高温力学性能甚至超过WE54和QE22等商业镁合金，得到了国内外专家及学者的普遍关注。Drits等人最早对Mg-Gd二元合金的力学性能进行了系统的研究，发现其室温强度可达400MPa以上，但其室温下的延伸率不到2%，低的延伸率带来的变形困难严重阻碍其广泛应用。因此，改善Mg-Gd系合金室温塑性是耐热镁合金应用领域亟待解决的关键问题之一。

公开号为CN102828133A 的中国专利申请公开了一种超高强高韧镁合金的制备方法，其合金成份为Gd：6～13%，Y：2～6%，Zr：0.3～0.8%，通过对半连续镁合金铸锭进行强力热变形，再将热变形后镁合金在110～150℃进行快速温变形，变形速度为15～24mm/s；快速温变形后进行140～250℃/23～38h时效热处理，总变形量为10～40%。温变形态合金室温抗拉强度为610～647MPa，屈服强度为547～585MPa，断后延伸率为6～10%。时效态合金室温抗拉强度为710～749MPa，屈服强度为675～710MPa，断后延伸率为3.8～6.9%。

公开号为CN102392165A 的中国专利申请公开了一种具有高强度的变形镁合金及其挤压材的制备方法，其在Mg-Zn系合金的基础上采用添加稀土合金元素，通过低频电磁油滑半连续铸造制备镁合金锭坯，然后进行反向温挤压和T5热处理。材料的室温拉伸力学性能为：抗拉强度390～420MPa，屈强比＞0.96，断后延伸率＞7%。

公开号为CN102828133A的中国专利申请，是通过添加稀土元素和强力热变形、快速温变形来提高镁合金的强度和延伸率，但合金的室温变形能力仍有待提高；公开号为CN102392165A的中国专利申请，是通过电磁油滑半连续铸造，结合反向温挤压来提高合金的强度和屈强比，但合金的延伸率仍较低。由此可以看出，如何有效改善镁合金的塑性是一个值得深入的课题。对变形镁合金而言，通过对镁合金微观组织和织构取向的控制来改善和提高变形镁合金的塑性具有非常重要的意义。具体来说是通过改变镁合金塑性成型方式，如引入大变形量剪切变形来改变基面的取向分布；另外一种是通过引入稀土元素后的粒子诱发形核机制，获得取向随机化分布的新晶粒，随机生成的织构可以消除一般变形镁合金中出现的不对称拉伸、压缩变形抗力，减小或消除材料的各向异性。最典型的常规热变形处理是单次等温热挤压，但很难将晶粒细化到10μm以下。在以往的研究中，提出了一些大塑性变形的理论方法，比如等径角挤压法、累积轧制以及高压扭转法等来获得晶粒细小的微观组织，甚至可以达到亚微米、纳米级别；但是这些方法只适合制备小规格材料。因此，对于研发低成本高性能镁合金还需广大材料研究者长期不懈的努力。

综上所述，研究开发出一种可以获得室温抗拉强度≥420MPa、良好延伸率≥10%；300℃时抗拉强度≥250MPa、良好延伸率≥30%的综合力学性能优良的镁合金，对于满足国防军工、航空航天、汽车制造等领域要求，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种能够提高稀土镁合金的强度与塑性的稀土镁合金的热变形强化方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的稀土镁合金为Mg-Gd系合金，其重量组分百分比为：Gd 12.0%，Y 3.0%，Zr 0.6%，余量为Mg。

本发明所述的稀土镁合金的热变形强化方法，其特点是包括以下步骤：

1) 将金属模重力铸造的稀土镁合金锭坯在525℃温度下均匀化处理10～24h，然后用水冷却，并去外皮；