一種添加稀土Y或Ce的AZ91鎂合金及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種添加稀±Y或Ce的AZ91鎮(zhèn)合金及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎮(zhèn)合金板材是航空、航天工業(yè)不可缺少的材料。航空材料減重帶來的經(jīng)濟(jì)效益和 性能改善十分顯著，商用飛機(jī)與汽車減重相同質(zhì)量帶來燃油費(fèi)用節(jié)省，前者是后者的近100 倍，而戰(zhàn)斗機(jī)的燃油費(fèi)節(jié)省又是商用飛機(jī)的近10倍，更重要的是其機(jī)動性能改善可W極大 提高其戰(zhàn)斗力和生存能力。正因?yàn)槿绱?，航空工業(yè)才會采取各種措施增加鎮(zhèn)合金應(yīng)用?，F(xiàn) 在飛機(jī)所用的鉛材料約占飛機(jī)總重量的85%，高強(qiáng)度、耐腐蝕的鎮(zhèn)合金板比鉛板性能更好， 在飛機(jī)上應(yīng)用更有優(yōu)勢。
[0003] 鎮(zhèn)合金是減輕武器裝備質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)武器裝備輕量化，提高武器裝備各項(xiàng)戰(zhàn)術(shù)性能 的理想結(jié)構(gòu)材料。軍工上應(yīng)用，如直升機(jī)、開擊機(jī)都要大量使用；坦克、裝甲車、軍用吉普車、 槍械武器等等，可使單兵綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)降到6. 37Kg。用鎮(zhèn)板制造子彈殼、炮彈殼，使單兵子 彈負(fù)載增加一倍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種添加稀±Y或Ce的AZ91鎮(zhèn)合金及其制備 工藝，W獲得性能優(yōu)異的AZ91鎮(zhèn)合金。
[000引本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種添加稀±Y或Ce的AZ91鎮(zhèn)合金，合金組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為；Al;8. 0,化；0. 5,Mn;0. 2,Ce/Y: 1. 0,其余為Mg。
[0006] -種添加稀±Y或Ce的AZ91鎮(zhèn)合金的制備工藝，采用純鎮(zhèn)、純鋒和純鉛及 Mg-20%Ce、Mg-30%Y、A^13%Mn的中間合金配制，進(jìn)行烙煉，采用烙劑保護(hù)，740°C進(jìn)行精煉， 精煉后加入稀±元素，攬拌后靜置30min,然后降溫至640C進(jìn)行除鐵，升溫至69rC，采 用半連續(xù)鑄造工藝德鑄成d95mm鑄錠，其中，鑄造速度120mm/min，冷卻水量70L/ min,對鑄錠進(jìn)行400C、12h固溶處理，然后進(jìn)行時(shí)效處理。
[0007] 時(shí)效溫度為177 °C。
[000引本發(fā)明的有益效果： 1)稀±元素Y能夠在AZ91合金烙煉過程中通過同Al、Fe、Mn等元素W化合物的形式 沉淀，起到降低Fe含量的作用，同時(shí)，合金中Y含量也明顯損失。
[0009] 2)AZ91合金中分別添加稀±Ce和Y后，可W顯著細(xì)化合金的鑄態(tài)組織， 目-Mgl7A112相由連續(xù)網(wǎng)狀分布轉(zhuǎn)變?yōu)閺浬嗬m(xù)狀分布，并在晶界上分別析出針狀 AlllCe3相和塊狀A(yù)12Y相。
[0010]3)稀±元素能夠顯著細(xì)化AZ91合金的擠壓再結(jié)晶晶粒，由于稀±Ce和Y能夠 抑制連續(xù)目-Mgl7A112相的析出，導(dǎo)致合金達(dá)到時(shí)效峰值硬化的時(shí)間被延長；通過人工時(shí) 效，AZ91巧合金的性能最高，抗拉強(qiáng)度和伸長率分別是390M化和6%，AZ91+Ce合金的性 能最低，抗拉強(qiáng)度和伸長率分別是355MPa和9%。
【具體實(shí)施方式】
[001U 試驗(yàn)合金采用純鎮(zhèn)、純鋒和純鉛及Mg-20%Ce(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、Mg-30%Y、Al-13%Mn的 中間合金配制，合金成分如表1所列。在電阻爐中烙煉，采用烙劑保護(hù)，740 °C進(jìn)行精煉， 精煉后加入稀±元素，攬拌后靜置30min,然后降溫至640C進(jìn)行除鐵，升溫至691C， 采用半連續(xù)鑄造工藝德鑄成d95mm鑄錠，其中，鑄造速度120mm/min，冷卻水量70L/ min,為了確定合金在烙煉過程中的化學(xué)成分變化，分別在合金烙煉過程中的不同階段分別 取樣進(jìn)行成分分析。對鑄錠進(jìn)行400 °C、12h固溶處理，鑄錠經(jīng)銀切、車皮（d92mm)后， 在630t擠壓機(jī)上擠壓成d20Mti圓棒,擠壓溫度為391C,擠壓比為22,時(shí)效溫度為 177 °C，硬度測試采用布氏硬度儀進(jìn)行測定，載荷294N，保壓時(shí)間為15S，拉伸試驗(yàn)的試 樣標(biāo)尺為d6mmX30mm,拉伸速度為2mm/min;采用X線衍射狂畑）、MEF4悚卡光學(xué)顯 微鏡、如anta250場發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡、JEM-2000EX透射電鏡對合金的微觀結(jié)構(gòu) 和相組成進(jìn)行觀察與分析；化學(xué)成分通過直讀光譜儀和等離子禪合原子吸收光譜（IC巧測 定。
[0012] 表1合金的設(shè)計(jì)成分
鑄態(tài)AZ91合金呈現(xiàn)典型的離異共晶形貌特征，晶粒較為粗大，其鑄態(tài)組織主要由a-Mg相和離異共晶相構(gòu)成，共晶相主要沿晶界呈連續(xù)或半連續(xù)網(wǎng)狀分布。加入稀±后，合 金晶界共晶相被明顯細(xì)化，除a-Mg相和離異共晶相外，還在晶界處析出了新相。當(dāng)AZ91 中加入Ce后，合金中新相呈深色的桿狀或針狀，離異共晶相減少，由連續(xù)或半連續(xù)的網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閺浬⒎植贾膷u狀結(jié)構(gòu)；當(dāng)AZ91中加入Y后，共晶相的分布與數(shù)量和添加 Ce的合金相似，但合金中的新相是一種多邊形塊狀結(jié)構(gòu)。
[0013] 金力學(xué)性能隨時(shí)效時(shí)間的變化與合金硬度隨時(shí)效時(shí)間的變化是一致的。其中， AZ91巧的時(shí)效反應(yīng)最強(qiáng)，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度通過時(shí)效增加的幅度是40MPa和25MPa; 其次是AZ91合金，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度通過時(shí)效增加的幅度均是22MPa;AZ91+Ce合金的 時(shí)效強(qiáng)化幅度最小，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度也最小?？蒞看出，合金的斷裂伸長率與強(qiáng) 度結(jié)果正好相反，AZ91+Ce合金的斷裂伸長率最高，AZ91巧合金的斷裂伸長率最低。送表 明添加Y元素能夠提高AZ91合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，添加Ce元素能夠提高AZ91 合金的塑性，但降低了合金的_
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種添加稀土Y或Ce的AZ91鎂合金，其特征在于：合金組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Al: 8. 0,Zn:0? 5,Mn:0? 2,Ce/Y: 1. 0,其余為Mg。2. 如權(quán)利要求1所述的一種添加稀土Y或Ce的AZ91鎂合金的制備工藝，其特征在于： 采用純鎂、純鋅和純鋁及Mg-20%Ce、Mg-30%Y、Al-13%Mn的中間合金配制，進(jìn)行熔煉，采用 熔劑保護(hù)，740°C進(jìn)行精煉，精煉后加入稀土元素，攪拌后靜置30min，然后降溫至640°C 進(jìn)行除鐵，升溫至691°C，采用半連續(xù)鑄造工藝澆鑄成d95mm鑄錠，其中，鑄造速度120 mm/min，冷卻水量70L/min，對鑄錠進(jìn)行400 °C、12h固溶處理，然后進(jìn)行時(shí)效處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種添加稀土Y或Ce的AZ91鎂合金的制備工藝，其特征在 于：時(shí)效溫度為177 °C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種添加稀土Y或Ce的AZ91鎂合金，其特征在于：合金組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Al：8.0，Zn：0.5，Mn：0.2，Ce/Y:1.0,其余為Mg。其制備工藝，其特征在于：采用純鎂、純鋅和純鋁及Mg-20%Ce、Mg-30%Y、Al-13%Mn的中間合金配制，進(jìn)行熔煉，采用熔劑保護(hù)，740℃進(jìn)行精煉，精煉后加入稀土元素，攪拌后靜置30min，然后降溫至640℃進(jìn)行除鐵，升溫至691℃，采用半連續(xù)鑄造工藝澆鑄成d95mm鑄錠，其中，鑄造速度120mm/min，冷卻水量70L/min，對鑄錠進(jìn)行400℃、12h固溶處理，然后進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為177℃。
【IPC分類】C22C1/03, C22F1/06, C22C23/02, C22C1/06
【公開號】CN105220045
【申請?zhí)枴緾N201410298106
【發(fā)明人】朱麗蘭
【申請人】朱麗蘭
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年6月27日