[发明专利]一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法

说明书

一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法，本发明在15～300℃下沿与基面法向呈15～80°的方向对稀土镁合金进行预变形处理，真应变量为0.0005～0.1，通过预变形向稀土镁合金中预置{10‑12}反常孪晶，对有无反常孪晶的稀土镁合金进行疲劳测试，相比于未预置反常孪晶的稀土镁合金，预置反常孪晶的稀土镁合金疲劳极限明显提升，疲劳寿命得到延长，疲劳性能明显改善。本发明提供一种设计合理、设备要求简单、操作方便、成本低、效率高、稳定改善稀土镁合金疲劳性能的工艺。

技术领域

本发明涉及一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法，具体涉及的是一种通过预变形处理预置反常孪晶调控组织来改善稀土镁合金疲劳性能的方法，属有色金属材料失效与保护技术领域。

背景技术

稀土镁合金在交通工具、航空航天等领域中具有广阔的应用前景。其正在逐步替代铝合金作为次承力件甚至主承力件应用于汽车或飞行器上。近年来，尽管众多国家和企业都相继投入巨资研究开发高强韧稀土镁合金材料，但相比于铝合金，其产业化应用进程还难以达到预期效果，其中循环受载时疲劳性能差成为限制其服役应用的主要瓶颈之一。不同于普通镁合金，稀土镁合金的疲劳损伤，尤其高周循环受载时的疲劳损伤，主要源自交滑移的大量发生。现有研究主要通过不断加大稀土元素的添加，利用固溶及时效处理等手段引入析出相抑制交滑移，常用稀土镁合金件中稀土的比重高达12～18wt.％。然而稀土元素的大量添加所引入的析出相，在疲劳过程中后期由于应力集中，反而会成为裂纹萌生的源头。另一方面，在选择高强韧稀土镁合金成分设计、工艺优化方案时，应将材料的循环利用也考虑在内，其关键在于简化合金成分和牌号、减少有害、稀有和贵重元素的添加。同时，加重稀土元素的添加不仅增大了合金密度，也使得生产成本增高。预计今后镁合金研发的趋势也将由传统的重视“成分和合金化”逐步向重视“组织优化工艺”转变。因此，需要一种简单、成本低、能有效改善稀土镁合金疲劳性能的组织调控工艺及方法来推广稀土镁合金的服役应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种工艺设计合理、设备要求简单、操作方便、成本低、有效改善稀土镁合金疲劳性能的方法。

为了达到上述目的，本发明一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法，包括：

在15～300℃下沿基面易滑移方向，即沿与基面法向呈15～80°的方向对稀土镁合金进行预变形处理，变形量由该合金的屈服点决定，真应变为0.0005～0.1，通过预变形向稀土镁合金中预置{10-12}反常孪晶，利用反常孪晶对位错运动的钉扎作用，抑制稀土镁合金疲劳过程中位错的交滑移，从而提高疲劳极限、延长疲劳寿命，改善疲劳性能；所述的反常孪晶是相对正常{10-12}孪晶而言的，正常孪晶指几何上认为与晶粒基面法向呈0°拉伸或与其呈90°压缩时产生的{10-12}孪晶；而沿与基面法向呈15～75°的方向对稀土镁合金进行拉伸或压缩时，出现的{10-12}孪晶则为{10-12}反常孪晶。

本发明一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法，所述预变形处理是采用预拉伸、压缩、弯曲中的一种或至少一种处理方式。

本发明一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法，所述预变形温度范围25～300℃，预变形速率范围0.001～0.3s^-1，预变形量由该合金的屈服点决定，真应变为0.002～0.05。

本发明一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法，所述预变形的加载方向应沿基面易滑移的方向，具体是指与基面法向呈15～60°的方向。

本发明一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法，所述稀土镁合金选自Mg-RE系、Mg-RE-Zn系合金。

本发明提供的一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法，有以下几大优点：

1、本发明工艺无需加重稀土的添加，重点在于对现有组织的调控，适用材料广泛，环保成本低，生产效率高；利用简单小变形方式在现有组织中预置反常孪晶，设备要求简单、操作方便；