[发明专利]一种具有良好室温塑性的镁合金的制备方法及产品

说明书

本发明公开了一种具有良好室温塑性的镁合金的制备方法，包括以下步骤：取纯度为99.9wt.％的Mg锭、纯度为99.9wt.％的Zn锭、Mg‑30Y中间合金和Mg‑30Zr中间合金，装入坩埚进行熔化，得合金液体；随后控制浇铸温度，将合金液体浇铸到真空定向凝固设备的石墨模具中，保温套保温；通过控制下拉系统的提拉速度进行下拉，促进浇铸合金在特定优先生长晶面进行生长，最终凝固得到镁合金。本发明方法制备得到一次臂平行生长、纵向晶界较平直、无横向晶界、具有特定晶粒取向，优先生长晶面为生长方向为一次臂间距约为50μm的柱状晶组织。室温下镁合金σ_b为188MPa，延伸率高达24％。

技术领域

本发明涉及一种具有良好室温塑性的镁合金的制备方法及产品，具体属于合金制备技术领域。

背景技术

轻量化对汽车工业、高速铁路以及航空航天等领域有着巨大的经济效益、环保效益和社会效益。而镁合金作为最轻的金属结构材料具有巨大的轻量化潜力，从应用开发到基础研究都引起世界各国学者极大的兴趣和广泛的关注。

镁为密排六方(HCP)晶体结构，其塑性变形机制为基面、柱面、锥面滑移和锥面孪生。室温下仅有基面<a>两个独立的滑移系开动，且缺乏足够的可协调C轴变形的独立形变机制，而非基面滑移很难被激活，不能满足VonMises准则。镁合金这一变形特征不仅造成镁合金室温塑性及成形能力差，也使得镁合金在经过热加工之后形成强烈的织构，不利于后续的加工成型过程，极大地限制了镁合金广泛应用。

一般研究认为，孪生对于HCP结构的镁合金而言在形变过程中扮演着十分重要的角色。孪生会造成较大的晶体点阵旋转，使得晶粒取向改变，故孪生是协调镁合金沿C轴应变的重要的变形方式。镁合金中最常见的孪生机制是拉伸孪生、压缩孪生和二次孪生，在近年来关于孪生的研究中，研究者主要关注的是拉伸孪生以及拉伸孪生对镁合金形变及力学性能的影响，而在压缩孪生及二次孪生对镁合金室温形变及力学性能影响方面的研究报道较少。因此，研究一种通过产生压缩孪生及二次孪生改善镁合金室温塑性的方法，显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有良好室温塑性的镁合金的制备方法及产品，所述制备方法条件易控制，所得产品具有良好的室温塑性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种具有良好室温塑性的镁合金的制备方法，包括以下步骤：取纯度为99.9wt.％的Mg锭、纯度为99.9wt.％的Zn锭、Mg-30Y中间合金和Mg-30Zr中间合金，装入坩埚进行熔化，得到合金液体；随后控制浇铸温度，将合金液体浇铸到真空定向凝固设备的石墨模具中，保温套进行保温；再通过控制下拉系统的提拉速度进行下拉，水冷系统和合金液体温度形成温度梯度(即由下拉杆和水冷铜环形成的水冷系统的冷端和较高的浇铸温度的液态合金构成实验所需的温度梯度，再利用保温套保证未凝固的液态金属部分处于浇铸时的温度，通过控制提拉速度保证冷端对刚从保温套中拉出来的液态合金的激冷能力，从而维持浇铸开始建立的温度梯度)，促进浇铸的合金在特定优先生长晶面进行生长，最终凝固得到具有良好室温塑性的镁合金。

前述具有良好室温塑性的镁合金的制备方法中，浇铸温度为750℃～850℃。

前述具有良好室温塑性的镁合金的制备方法中，提拉速度为5mm/min～25mm/min。

前述具有良好室温塑性的镁合金的制备方法中，水冷系统保持5℃恒温。

前述具有良好室温塑性的镁合金的制备方法中，按照重量份数计，取纯度为99.9wt.％的Mg锭91.3～94.8份、纯度为99.9wt.％的Zn锭4.1～6.1份、Mg-30Y中间合金1.0～2.0份和Mg-30Zr中间合金0.2～0.7份。