[发明专利]一种调控镁钆合金微观组织的热处理方法

说明书

一种调控镁钆合金微观组织的热处理方法，属于热处理技术领域，合金成分范围如下6～15wt.％Gd，0～5wt.％Zn，0‑5wt.％Er，0.1～0.6wt.％Zr，其中Zn/RE(Gd,Er)的质量百分比在0.03～0.85范围内，余量为镁。进行多次的炉温保温—空冷保持的交替循环冷热处理。由该技术处理后的合金具有优异室温/高温力学性能，可用于多个对合金产品要求较高的尖端技术领域。

技术领域

本发明涉及一种调控合金微观组织的热处理方法，由该技术处理后的合金具有优异室温/高温力学性能，可用于多个对合金产品要求较高的尖端技术领域。

背景技术

目前，镁合金是金属结构材料中密度最低的、继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，被称之为21世纪的绿色工程材料。而且，我国镁资源丰富，镁矿产储量世界第一，金属镁产量世界第一，国家对镁及镁合金产品的使用也越来越重视。镁合金用于工业产品领域，不仅可以减轻装备重量，还可降低能耗，提高设备运行效率。因此，镁合金成为目前最具研发、使用潜力的金属材料之一。

然而，镁及大部分镁合金的力学性能不高，不能满足部分装备的使用要求。为了提高合金的力学性能，往往采用合金化的方法提高镁合金的力学性能，镁合金力学性能的改善主要归因于固溶、析出、弥散及细晶等四种强化作用，其中第二相起到主要的强化效果。目前镁合金主要的强化相主要在第二时效过程中产生，种类比较繁多，其析出温度区间一般为100-250℃之间，主要发生强化作用的是亚稳态的Mg-Zn、Mg-Al及Mg-RE相等，这些相目前报道较多，属于镁合金中常报道的主要强化相，在提高合金强度方面作用显著。可以将这些析出相定义为低温时效析出相，基本属于目前镁合金中常见的主流强化相。

此外，除了热处理过程中产生的以上时效析出相之外，还有许多在凝固过程中形成的第二相，如W相(Mg₃Zn₃RE₂)、I相(Mg₃Zn₆RE₁)、Mg₅RE、Mg₁₂ZnRE、Mg₁₀ZnRE等粗大第二相，这些第二相一般较为稳定，需要在一定高温条件下进行固溶处理，才会消溶或转化成别的第二相。一般来讲，W相、Mg₁₀ZnRE相较为稳定，即便在较高的温度(≥500℃)下也很难顺利实现消溶，Mg₁₂ZnRE相在一定条件下可转化为Mg₁₀ZnRE相。

对比可以发现，本专利中涉及到的热处理技术及相关合金具有显著特点，通过本技术可实现合金中不同种类的第二相在高温条件脱溶析出，并能均匀分布；这种新产生的第二相不同与已报道的第二相，属于一种高温析出相，其在提高合金的强度尤其高温强度方面具有明显优势，属于一种力学性能优异的高温合金材料，可用于航空航天等多个对合金产品要求较高的尖端技术领域。

发明内容

本发明针对目前镁合金高温力学性能普遍不高的缺点,提供了一种适用于Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金的热处理技术，可实现合金中不同类习第二相的调控，通过控制温度、保温时间等技术参数在同一种合金中可获得理想的第二相组织，实现合金材料在室温/高温下的力学性能的提高，本发明突破了以往合金只能低温时效，且时效后合金强度升高，延伸率下降的不足，获得了一种高温时效析出技术及不同类型的析出强化相，对提高合金的室温/高温力学性能非常有益，拓展了镁合金应用范围。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种调控镁钆合金微观组织的热处理方法，其特征在，对镁钆合金进行多次的炉温保温—空冷保持的交替循环冷热处理，即炉温保温—空冷保持—炉温保温—空冷保持……,最终淬火；其中炉温保温—空冷保持为一个循环，主要的参数为保温温度、保温时间、空冷时间等条件，其中每一次炉温恒温保温温度范围为300℃～550℃，炉温保温时间为5h～100h，空冷时间为5～30min；一般进行1-5次循环。