專利名稱：一種對az80鎂合金進(jìn)行時效熱處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理方法，特別是對鎂合金進(jìn)行時效熱處理的方法。技術(shù)背景鎂合金密度小，比強(qiáng)度和比剛度高，阻尼減震性好，電磁屏蔽效果佳，且易于回收再利用，是21世紀(jì)最有前途的合金之一。鎂元素是地殼中的第六富有元素，同時也是海水中的第三富有元素，海水鎂更可稱的上是無限資源。與之形成鮮明對比的是，我國鐵礦資源數(shù)十年內(nèi)即將枯竭；銅礦資源全球告急，鋁礦資源也僅夠維持15-40年。然而，鎂合金的應(yīng)用量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與鋼鐵和鋁合金。材料領(lǐng)域還沒有任何材料像鎂這樣，其發(fā)展?jié)摿蛯?shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀之間存在如此大的差異。造成這種局面的原因在于:人們的重視程度還不夠，其力學(xué)性能還不夠理想，以及抗腐蝕性能、加工技術(shù)以及價格等因素的制約。隨著能源日趨緊張和對環(huán)保要求的不斷提高，鎂合金的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用即將啟動。AZ80鎂合金是開發(fā)最早，應(yīng)用最廣的鎂合金之一，其可通過固溶時效改善性能，傳統(tǒng)的固溶及時效處理是通過沉淀強(qiáng)化來改善變形鎂合金的力學(xué)性能，但是在鎂合金中原子擴(kuò)散較慢，需要較長的熱處理時間來進(jìn)行強(qiáng)化，因此傳統(tǒng)的時效時間較長。微觀組織決定著鎂合金的性能，而單一的溫度場無法實(shí)現(xiàn)對微觀組織的精確控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種時效時間短、能夠改善鎂合金微觀組織的對AZ80鎂合金進(jìn)行時效熱處理的方法。本發(fā)明主要是在時效過程中引入小于材料高溫屈服強(qiáng)度的彈性拉應(yīng)力，抑制不連續(xù)析出相的析出，促進(jìn)連續(xù)析出相的析出，提高鎂合金的性能。本發(fā)明的方法如下:將AZ80鎂合金按常規(guī)方法固溶處理，在電阻爐內(nèi)加熱到400 415°C，保溫8 12h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在蠕變拉伸機(jī)的拉頭上，加熱到180 220°C，并保持5 30MPa載荷，2 22h后取下空冷。Mg-Al合金中，Mg17Al12是最主要的析出相。Mg17Al12是體心立方結(jié)構(gòu)，可分為連續(xù)析出和不連續(xù)析出兩種。高溫時效時，形成兩種連續(xù)析出相。一種在晶界形核，生長過程中將形成非共格界面，與基體的結(jié)合力較差。一般長大至I 2 μ m就不再長大，為顆粒狀。另一種β相在晶內(nèi)均勻形核，初始時為球形，長大后，β相的(110)面與基體的(0001)面界面兩邊原子排列錯配度較小，因此β相在基體(0001)面上各個方向上生長，呈菱形片狀。低溫時效時，出現(xiàn)兩種不連續(xù)析出β相。其在晶界附近形核，然后向晶粒內(nèi)生長。不連續(xù)β相與基體形成共格或半共格界面，呈層片狀。一種β相與基體的基面(0001)垂直，可以有效的阻止基面上及棱錐面上位錯的滑移。另一種β相與基面(0001)平行，常常占很大比例。本發(fā)明將應(yīng)力引入傳統(tǒng)時效過程中，促進(jìn)了與基面垂直的析出相形核，使鎂合金的力學(xué)性能得到改善。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):1、方法簡單、有效縮短了時效處理時間，有廣泛的生產(chǎn)應(yīng)用價值。
2、ΑΖ80鎂合金在彈性拉應(yīng)力時效處理后，其硬度、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均超過了傳統(tǒng)時效處理，其延伸率與傳統(tǒng)時效相當(dāng)，拉應(yīng)力的引入使鎂合金的析出更加均勻，使維氏硬度值的標(biāo)準(zhǔn)偏差減小。
3、應(yīng)力抑制了沿晶界析出的層片狀不連續(xù)析出相，同時促進(jìn)了菱形片狀連續(xù)析出相的析出，改善了鎂合金的力學(xué)性能。


圖1是鑄態(tài)AZ80鎂合金金相圖。圖2是經(jīng)過固溶處理后的AZ80鎂合金金相圖。圖3是經(jīng)過傳統(tǒng)時效處理后的AZ80鎂合金金相圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中經(jīng)過應(yīng)力時效處理后的AZ80鎂合金金相圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:所用AZ80 鎂合金成分為:A1:8.54% ；Ζη:0.673% ；Mn:0.316% ；Mg:余量，將上述鑄態(tài)鎂合金錠用線切割切成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，放入箱式電阻爐中以8°C /min的升溫速度加熱到4000C，保溫12h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在RDL50電子蠕變試驗(yàn)機(jī)的拉頭上，加熱到220°C，并保持30Mpa的拉應(yīng)力載荷，22h后取下空冷。如圖1所示，鑄態(tài)時AZ80鎂合金的金相圖，呈典型的枝晶形貌。如圖2所示，固溶后的鎂合金中，枝晶幾乎全部溶解，有極少量的未溶相。如圖3所示，時效后析出了大量的第二相，其中黑色針狀組織為菱形片狀連續(xù)析出相，沿晶界呈條帶狀分布的灰白色組織為層片狀不連續(xù)析出相。

如圖4所示，與圖3相比，其菱形片狀析出相數(shù)量更多，分布更均勻，沿晶界分布的層片狀不連續(xù)析出相條帶明顯變窄，這說明應(yīng)力促進(jìn)了連續(xù)析出相的形核與長大。室溫拉伸性能測試顯示，與傳統(tǒng)時效相比，本發(fā)明的應(yīng)力時效處理后的鎂合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度得到了很大的提高；而延伸率沒有降低。見表1-1。表1-1傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應(yīng)力時效AZ80鎂合金性能對照表
t/Xψ% /\λ I nf
乙yS (nipa)Rni(rnpa)At%
220°C X22h-30mpa 105.8J83.012 6.555
220°CX22h-Ompa76.3157.036 6.55實(shí)施例2:將與實(shí)施例1相同AZ80鎂合金錠用線切割切成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，放入箱式電阻爐中以8°C /min的升溫速度加熱到415°C，保溫8h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在RDL50電子蠕變試驗(yàn)機(jī)的拉頭上，加熱到200°C，并保持15Mpa的拉應(yīng)力載荷，12h后取下空冷。傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應(yīng)力時效的AZ80鎂合金性能的對比見表1-2。表1-2傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應(yīng)力時效AZ80鎂合金性能對照表1:藝YS (mpa) Rm (rapa) At%
200eCXl2h-15mpa 90.8189.697 9.76i
200eCX12hOmpa 78.1169,301 8.144實(shí)施例3:將與實(shí)施例1相同AZ80鎂合金錠用線切割切成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，放入箱式電阻爐中以8°C /min的升溫速度加熱到400°C，保溫IOh后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在RDL50電子蠕變試驗(yàn)機(jī)的拉頭上，加熱到180°C，并保持5Mpa的拉應(yīng)力載荷，2h后取下空冷。傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應(yīng)力時效的AZ80鎂合金性能的對比見表1-3。表1-3傳統(tǒng)時效與本發(fā)明應(yīng)力時效AZ80鎂合金性能對照表
工藝 YS (mpa) Rm (mpa) Ati
180°CX2h-5mpa 77.9184.443 9.295
180°CX2h-0mpa 72.3178.202 9.439
權(quán)利要求
1.一種對AZ80鎂合金進(jìn)行時效熱處理的方法，其特征在于:將AZ80鎂合金按常規(guī)方法固溶處理，在電阻爐內(nèi)加熱到400 415 °C，保溫8 12h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在蠕變拉伸機(jī)的拉 頭上，加熱到180 220°C，并保持5 30MPa載荷，2 22h后取下空冷。
全文摘要
一種對AZ80鎂合金進(jìn)行時效熱處理的方法，其主要是將AZ80鎂合金按常規(guī)方法固溶處理，在電阻爐內(nèi)加熱到400～415℃，保溫8～12h后取出水冷，再將上述鎂合金兩端固定在蠕變拉伸機(jī)的拉頭上，加熱到180～220℃，并保持5～30MPa載荷，2～22h后取下空冷。本發(fā)明方法簡單，有效縮短了時效處理時間，可以提高AZ80鎂合金的綜合力學(xué)性能，有廣泛的生產(chǎn)應(yīng)用價值。
文檔編號C22F1/06GK103215530SQ20131011522
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者張靜武, 張學(xué)術(shù), 鄭藝, 楊猛, 郭偉, 李慧, 緱慧陽 申請人:燕山大學(xué)