[发明专利]一种高强韧AZ系镁合金板材及其制备方法

说明书

本发明属于镁合金材料加工技术领域，具体涉及一种高强韧AZ系镁合金板材及其制备方法。本发明所述高强韧AZ系镁合金板材，通过合金化、挤压、预处理、热轧多重手段提高AZ系镁合金板材的力学性能。所述高强韧AZ系镁合金板材采用镁合金铸锭制备得到，所述镁合金铸锭由以下质量百分比的组分组成：Al：6%‑9%，Zn：0.4%‑1.2%，Mn：0.1‑0.5%，Sr：0.1%‑0.4%，Sc:0.1‑0.5%，RE：0.3‑0.8%，余量为Mg；所述RE为La、Ce混合稀土。本发明制备的镁合金板材的抗拉强度不低于400MPa，屈服强度不低于350MPa，延伸率不低于12%，显著改善了常规AZ系镁合金“热轧+时效”工艺延伸率不足的问题。本发明涉及的AZ系镁合金板材工艺流程简单，成本较低，综合力学性能较高，具有较好应用前景。

技术领域

本发明属于镁合金材料加工技术领域，具体涉及一种高强韧AZ系镁合金板材及其制备方法。

背景技术

镁合金是目前最轻的金属结构材料，减重效果显著，与其他传统金属材料相比还具有高比强度和高比刚度等优点，在国防军工、交通运输、航空航天等领域有着十分广阔的应用前景。

目前商用变形镁合金以Mg-Al系、Mg-Zn系和Mg-RE系为主，在Mg-Al系中，以Mg-Al-Zn三种元素为主的AZ系镁合金拥有较好的力学性能、铸造性能和较低的成本，因此得到了广泛的关注。但是，商用的AZ系变形镁合金，如AZ80镁合金，抗拉强度仅为345MPa左右，AZ系变形镁合金抗拉强度在400MPa以上的很少，存在绝对强度不足的问题。虽然，AZ系镁合金可进行时效强化，但是析出相数量较少，响应时间较长，强化效果有限，且延展性大幅下降，难以达到高强度和高塑性的良好匹配，严重限制了AZ系镁合金的应用。

针对上述问题，许多研究人员利用合金化的手段改善镁合金的力学性能。例如，公开号为CN 108950333 A的中国发明专利公开了一种高性能Mg-Al-Zn-Mn-Ca镁合金及其制备方法，该发明通过加入Ca元素细化晶粒，提升合金的延展性，但合金强度不足，抗拉强度仅为300-356MPa。又如，公开号为CN 112322948 A的中国发明专利在AZ80镁合金成分基础上添加了Y、Ce等元素，并限定“Y：0.001-0.1％，Ce：0.001-0.1％，Y和Ce的质量百分比之和满足：0.1％≤Y+Ce≤0.2％”，由于稀土Y、Ce在镁合金中有较大固溶度，仅添加较少含量的稀土元素无法有效发挥其时效强化效果，该专利中合金屈服强度明显不足，仅为250MPa。又如，公开号为CN 106917021 A的中国发明专利公开了一种高塑耐热AZ系高铝镁合金挤压材及其制备方法，其中“Al含量为9.0-11.0％”，添加较高含量的铝元素，易导致Mg₁₇Al₁₂相的粗化，不利于合金的力学性能。

上述专利中，虽然通过加入碱土元素或稀土元素改善镁合金的力学性能，但仍存在强度不足的问题。为此，研究人员通过开发新型加工工艺来改善镁合金性能。公开号为CN111793778 A的中国发明专利公开了一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，通过等径角挤压制备具有混晶结构镁合金，提高了合金的加工硬化和塑性变形能力，但是每道次挤压后需进行旋转操作，道次间需长时间保温，增加了工艺复杂性，效率低下，且产品尺寸较小，限制了其工业应用。公开号为CN 111570512 A的中国发明专利公开了一种高强韧镁合金板材及其叠合压轧制备方法，采用叠合压轧方法实现了单道次大压下量的轧制，但是由于轧制工艺的特殊性，难以实现工业化应用。

因此，如何在降低成本、简化工艺的同时，提高AZ系镁合金的强度和塑性，是扩大镁合金应用的关键。

发明内容

本发明针对现有镁合金的不足，提出了一种高强韧AZ系镁合金板材，通过合金化、挤压、预处理、热轧多重手段提高AZ系镁合金板材的力学性能。

本发明还提出了所述高强韧AZ系镁合金板材的制备方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：