[发明专利]一种改善铸造镁合金力学性能的处理方法

说明书

本发明公开了一种改善铸造镁合金力学性能的处理方法，本方法是急冷急热法，具体包括低温处理和氢化处理，以及在氢化处理后的时效处理。低温处理是将铸造镁合金迅速浸入‑196℃的液氮中保温12小时。氢化处理是将铸造镁合金从液氮中取出放在空气中自然回复至室温后，再放入氢气环境中进行氢化处理，氢化温度为500℃，氢化时间为5小时。将氢化处理后的铸造镁合金迅速置于设定控制温度为350℃的马弗炉中保温5小时，取出后再自然冷却至室温。本发明可使铸造镁合金材料的综合力学性能显著提高，以满足航空工业的需要。

技术领域

本发明属于热处理工艺技术领域，涉及镁合金的处理方法，特别是为改善铸造镁合金力学性能的一种处理方法。

背景技术

镁合金具有高比强度、高比弹性模量、高阻尼减震性、高导热性、高静电屏蔽性、高机械加工性和极低的密度等优点。从20世纪40年代开始，铸造镁合金被广泛地应用在汽车、航空、航天等领域，进入90年代后期，铸造镁合金产品开始用于自行车、电子产品以及其他民用领域，当用铸造镁合金制作汽车、飞机零件时，可大大减轻重量，降低燃油消耗；当采用铸造镁合金制造手机、笔记本电脑和一些家用电器的外壳时，能显著增强产品的散热能力和抗震能力，并能有效地减轻对人体和周围环境的电磁辐射危害；当采用铸造镁合金制造汽车零件时，能增强汽车的安全性和舒适性。另外铸造镁合金可全部回收利用，是有利于环保的一种绿色金属，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。

Mg-Zn-Zr系铸造镁合金具有较高的抗拉强度和屈服强度，但其铸造工艺性能和耐热性能较差，长期工作温度不得超过150℃。ZM2合金是在Mg-Zn-Zr系铸造镁合金基础上添加稀土元素铈，增加组织中共晶体的数量，改善合金的铸造工艺性能和耐热性能，从而可用于制作航空工业中工作温度较高的零部件，如发动机机匣、整流舱、电机壳体等。但ZM2合金的抗拉强度、屈服强度和塑性等综合力学性能比Mg-Zn-Zr系铸造镁合金差很多，这大大限制了其作为航空工业中关键零部件的使用，通常采用人工时效的热处理方法来提高ZM2合金的综合力学性能，但是效果不佳。因此，如何利用有效的热处理工艺来改善ZM2合金的力学性能是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善铸造镁合金力学性能的处理方法，通过该方法处理的铸造镁合金与现有技术相比，抗拉强度、屈服强度、塑性等综合力学性能得到大幅提高，从而能更好地满足航空工业需要。

为解决上述技术问题，本发明采用这样一种改善铸造镁合金力学性能的处理方法，包括对铸造镁合金依次进行的低温处理和氢化处理，该方法还包括在氢化处理后，对铸造镁合金进行的时效处理。该方法为急冷-急热法，即将铸造镁合金迅速浸入低温处理装置的液氮中保温一段时间后取出，在空气中自然回复至室温后进行氢化处理，最后再迅速置于设定控制温度中保温一段时间后取出空冷。

本发明为达到上述技术目的所采用的技术方案是：一种改善铸造镁合金力学性能的处理方法，包括以下步骤：

(1)将铸造镁合金迅速浸入-196℃的液氮中进行低温处理，保温时间为12小时，取出后在空气中自然回复至室温。

(2)将低温处理后的铸造镁合金放入氢气环境中进行氢化处理，氢化温度为500℃，氢化时间为5小时。

(3)将氢化处理后的铸造镁合金迅速置于设定控制温度为350℃的马弗炉中保温5小时，取出后自然冷却至室温。

在本发明中，所述的铸造镁合金是指ZM2合金，该合金的主要成分为(按重量百分比计)：铝Al≤0.057％，锌Zn：4.996～5.002％，锆Zr：0.998～1.003％，铈Ce：1.497～1.502％，锰Mn≤0.045％，硅Si≤0.038％，铁Fe≤0.025％，铜Cu≤0.036％，镍Ni≤0.005％，余量为镁Mg。

本发明所述的低温处理装置为深冷处理箱，冷源是液氮，该深冷处理箱通过外接液氮罐来控制加入的液氮量。