高強(qiáng)度鎂合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬材料及其制備方法，具體說是一種高強(qiáng)度鎂合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金作為最輕的實(shí)用金屬材料，其具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，很好的抗磁性，較高的電負(fù)性和導(dǎo)熱性，良好的抗震吸震能力以及優(yōu)良的切削加工性能。其易回收再利用，加之資源豐富，己成為汽車、3C產(chǎn)業(yè)、航空工業(yè)等領(lǐng)域的首選材料。
[0003]隨著鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，鎂合金的研究和開發(fā)也進(jìn)入了新時代。工業(yè)純鎂的力學(xué)性能較差，一般不作為結(jié)構(gòu)材料直接用，而是通過形變硬化、晶粒細(xì)化、合金化、熱處理強(qiáng)化、鎂基復(fù)合等多種方法或這些方法的綜合運(yùn)用，來使鎂的力學(xué)性能大幅度改善。
[0004]在這些方法中鎂的合金化是實(shí)際中最基本、最常用和最有效的強(qiáng)化途徑，而合金元素的選擇以及熱處理工藝又是強(qiáng)化的關(guān)鍵。通過向合金中加入一定量的微量元素并通過熱處理工藝獲得成分均勻、組織細(xì)小，性能優(yōu)異和綜合力學(xué)性良好的鎂合金成為鎂合金領(lǐng)域的重要研究方向。
[0005]為了提高鎂合金的強(qiáng)度，在合金元素的選擇上一般添加大量的稀土元素并通過復(fù)雜的工藝獲得高強(qiáng)度鎂合金。稀土元素不僅價格昂貴，而且比重大，通過添加高稀土含量制備高強(qiáng)耐熱鎂合金將導(dǎo)致合金的成本大幅提高。
[0006]常用擠壓鎂合金體系為AZ系列，一般多用AZ31。和招合金相比，鎂合金拉伸強(qiáng)度高，但壓縮強(qiáng)度低，不適用于承受彎曲，壓縮等使用環(huán)境。如AZ31拉伸屈服強(qiáng)度可到160MPa，但壓縮屈服強(qiáng)度90MPa，遠(yuǎn)低于6063-T5鋁合金，其彎曲性能一般為對應(yīng)規(guī)格6063-T5鋁合金50%以下；常規(guī)AZ61為對應(yīng)規(guī)格6063-T5鋁合金60?70%。在常用結(jié)構(gòu)件中，一般承受彎曲載荷，和鋁合金相比，鎂合金拉伸-壓縮不對稱性對其不利，通過優(yōu)化工藝，提高鎂合金彎曲性能，達(dá)到相關(guān)規(guī)格6063-T5的80%以上，有利于其結(jié)構(gòu)件使用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明針對鎂合金壓縮強(qiáng)度低、成本較高的技術(shù)問題，提供一種壓縮強(qiáng)度較高、成本較低的鎂合金及其制備方法。
[0008]本發(fā)明中，一種高強(qiáng)度鎂合金，合金成分的質(zhì)量百分比為Al:4.8?6%，Zn:0.4?1.5%, Mn:0.3 ?0.5%, Cu:<0.008%, Ni:<0.007%, Si:<0.006%, Be:<0.007%, Fe:<0.004%,
余量為鎂。
[0009]優(yōu)選地，合金成分的質(zhì)量百分比為Al:5.7%, Zn:1%, Mn:0.4%,Cu: 0.005%, N1: 0.005%, S1: 0.004%, Be: 0.005%, Fe:0.002%，余量為鎂。
[0010]本發(fā)明同時提供一種高強(qiáng)度鎂合金的制備方法，其包括以下步驟:
[0011](I)將坯料進(jìn)行預(yù)擠壓，預(yù)擠壓擠壓比在8?15之間；
[0012](2)進(jìn)行二次擠壓，擠壓比在30以上，擠壓出最終型材；
[0013](3)進(jìn)行時效熱處理，溫度范圍:170?230°C ;處理時間:16?32小時。
[0014]優(yōu)選地，步驟(2)的擠壓坯料溫度為:360?420°C，擠壓桿速度為:0.8?1.4mm/S。
[0015]優(yōu)選地，步驟(I)中，預(yù)擠壓擠壓比為10?13 ;所述步驟(2)中，擠壓比為40?
50;所述步驟(3)中，溫度為:200°C，處理時間為:20小時；所述步驟(2)的擠壓坯料溫度為:400°C，擠壓桿速度為:1.2mm/s。
[0016]和常規(guī)方法相比，本發(fā)明采用分段擠壓方法。前期預(yù)擠壓工藝，優(yōu)化坯料結(jié)構(gòu)，有利于后續(xù)型材擠壓。同時采用合適的時效處理工藝，提高型材最終性能。
[0017]本發(fā)明基于常用的AZ系列合金體系，對鎂合金化學(xué)成分，擠壓工藝參數(shù)，熱處理制度進(jìn)行優(yōu)化，以提高鎂合金產(chǎn)品壓縮或彎曲性能。通過優(yōu)化合金成分，調(diào)整擠壓工藝及熱處理參數(shù)，使鎂合金性能達(dá)到常用鋁合金性能80%以上。作為輕質(zhì)化材料，可用于一般結(jié)構(gòu)件型材產(chǎn)品，降低能源消耗等。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:
[0019]首先制備出坯料:Al:6.0%, Zn:0.4%, Mn:0.4%, Cu:0.005%, Ni:0.004% ；
51:0.006% ；Be:0.007% ；Fe0.004% ；規(guī)格 Φ 330 X 400mm，采用 3000 噸擠壓機(jī)擠壓成Φ 76 X 200mm 棒材。
[0020]然后在630噸擠壓機(jī)上，擠壓成Φ 25 X 1.2mm圓管。擠壓坯料溫度360度，擠壓桿速度1.4mm/S。熱處理溫度:170度，32小時。
[0021]最終圓管硬度達(dá)到HW12.5，三點(diǎn)彎曲性能(標(biāo)距214mm)，彎曲力達(dá)到1.53kN,達(dá)到同規(guī)格6063-T5鋁合金的90%。
[0022]實(shí)施例2:
[0023]首先制備出坯料:Al:5.7%, Zn:1.0%, Mn:0.3%, Cu:0.003%, N1:0.005%,Si:0.003%, Be:0.005%, Fe:0.002% ；規(guī)格 Φ330Χ400_，采用 3000 噸擠壓機(jī)擠壓成Φ92Χ 1 70mm 棒材。
[0024]然后在630噸擠壓機(jī)上，擠壓成Φ 25 X 1.0mm圓管。擠壓坯料溫度400度，擠壓桿速度1.2mm/s。熱處理溫度:200度，20小時。
[0025]最終圓管硬度達(dá)到HW12，三點(diǎn)彎曲性能(標(biāo)距214mm)，彎曲力達(dá)到1.45kN,達(dá)到同規(guī)格6063-T5鋁合金的85%。
[0026]實(shí)施例3:
[0027]首先制備出坯料:Al:4.8%, Zn:1.5%, Mn:0.5%, Cu:0.008%, N1:0.007%, Si:0.004%; Be:0.002%, Fe:0.001% ；規(guī)格 Φ330Χ400_，采用 3000 噸擠壓機(jī)擠壓成Φ 76 X 200mm 棒材。
[0028]然后在630噸擠壓機(jī)上，擠壓成Φ 25 X 1.2mm圓管。擠壓坯料溫度420度，擠壓桿速度0.8mm/s。熱處理溫度:230度，16小時。
[0029]最終圓管硬度達(dá)到HWl1.5，三點(diǎn)彎曲性能(標(biāo)距214mm)，彎曲力達(dá)到1.40kN,達(dá)到同規(guī)格6063-T5鋁合金的82%。
【主權(quán)項】
1.一種高強(qiáng)度鎂合金，其特征是合金成分的質(zhì)量百分比為Al:4.8?6%，Zn:0.4?1.5%, Mn:0.3 ?0.5%, Cu:<0.008%, Ni:<0.007%, Si:<0.006%, Be:<0.007%, Fe:<0.004%,余量為鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鎂合金，其特征是合金成分的質(zhì)量百分比為Al:5.7%，Zn: 1%, Mn:0.4%, Cu:0.005%, N1:0.005%, S1:0.004%, Be:0.005%, Fe:0.002%，余量為鎂。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鎂合金的制備方法，其特征是包括以下步驟: (1)將坯料進(jìn)行預(yù)擠壓，預(yù)擠壓擠壓比在8?15之間； (2)進(jìn)行二次擠壓，擠壓比在30以上，擠壓出最終型材； (3)進(jìn)行時效熱處理，溫度范圍:170?230°C，處理時間:16?32小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度鎂合金的制備方法，其特征在于所述步驟(2)的擠壓坯料溫度為:360?420°C，擠壓桿速度為:0.8?1.4mm/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度鎂合金的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中，預(yù)擠壓擠壓比為10?13 ;所述步驟(2)中，擠壓比為40?50 ;所述步驟(3)中，溫度為:200°C，處理時間為:20小時；所述步驟(2)的擠壓坯料溫度為:400°C，擠壓桿速度為:1.2mm/s。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度鎂合金及其制備方法，其解決了鎂合金壓縮強(qiáng)度低、成本較高的技術(shù)問題，鎂合金質(zhì)量百分比為Al：4.8～6%，Zn：0.4～1.5%，Mn：0.3～0.5%，Cu：<0.008%，Ni：<0.007%，Si：<0.006%，Be：<0.007%，F(xiàn)e：<0.004%，余量為鎂。同時提供了其制備方法。本發(fā)明可廣泛用于鎂合金的制備領(lǐng)域。
【IPC分類】C22F1-06, C22C23-02
【公開號】CN104561710
【申請?zhí)枴緾N201310481206
【發(fā)明人】穆錦琿, 吳稀勇, 李江海, 崔妍, 郭賢才
【申請人】天津東義鎂制品股份有限公司, 孝義市東義鎂業(yè)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月15日