高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供的是一种高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法。a)按照质量百分比组成：Li6％-11％、Al0.1％-3％，其余量为Mg和微量杂质元素的比例配置熔炼合金所需原料；b)采用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼；c)将得到的铸锭在热处理炉中在200℃-350℃温度下进行均匀化退火，时间为6-24小时，冷却至室温；d)将步骤c)中得到的铸锭表面车去表层氧化层，然后在200℃-300℃下进行一道次挤压比为75％以上的大挤压比挤压。本发明专利技术的产品具有较低锂含量和适量铝含量的高应变速率超塑性镁锂合金材料，本发明专利技术通过较简易的熔炼以及变形加工方法来制备高应变速率超塑性镁锂合金材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种镁锂合金材料，具体涉及一种具有高应变速率超塑性的镁锂 合金材料。本专利技术也涉及一种镁锂合金材料的制备工艺。
技术介绍
镁锂合金是目前最轻的结构金属材料，不仅具有传统镁合金低密度，高比强度、t匕 刚度，优良的减震性能和抗冲击韧性，良好的切削加工和电磁屏蔽性能等优点，并且密度更 小，甚至能达到和塑料一样小的密度。在航空航天、汽车和3C领域都极具潜力。特别是随 着各行业节能环保要求的提升，将更加显著促进镁锂合金的应用。 在镁锂合金的实际应用中，经常需要被加工成形状复杂的工件，这就需要较好变 形能力。但是镁合金大都具有室温变形能力不足的缺点，而应用超塑性加工能够克服这一 困难，达到加工要求。但是通常超塑性需要在高温和低应变速率的条件下实现，很难满足实 际生产的需要，尤其是很低的应变速率在工业生产中几乎不能实现。因此高应变速率超塑 性是超塑性向实际应用发展的重要方向，具有重要意义。 对现有文献检索发现，多数超塑性工艺都需要满足较低应变速率的要求，有的则 制备工艺较为复杂，较难满足生产需求。普通工业用镁合金，如刘满平等报道的AZ31镁 合金的超塑性（中国有色金属学报，2002,4, P797-801)所要求应变速率太低，在673K， SXKT5iT1时能表现出314%的延伸率，难以进行实际应用。经过一定的加工处理，能够在 更高的应变速率下获得较好的超塑性，如Yoshida等（Materials Transactions, 2002,43， P2419-2423)报道了一种经过6道次等径角挤压的镁锂合金在423K，I X KT3s-1条件下获得 391 %的延伸率，但是这些加工工艺往往过于复杂，在实际生产中也难以实现。 高应变速率超塑性具有良好的商业应用前景，它具有常规超塑性所具有的优点， 如成形压力小、成形性好、设计自由度大、无残余应力等。但是它远高于常规超塑性的应变 速率使得它能够节省大量时间和能源消耗，大大提升生产效率，具有常规超塑性所无法比 拟的工业实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种综合力学性能较好的高应变速率超塑性镁锂合金材料。 本专利技术的目的还在于提供一种以较简易的方式在无需获得超细晶组织的前提下获得超塑 性的高应变速率超塑性镁锂合金材料的制备方法。 本专利技术的高应变速率超塑性镁锂合金材料的质量百分比组成为Li 6%-11%、Al 0. 1% -3%、余量的Mg和微量杂质元素。 本专利技术的高应变速率超塑性镁锂合金材料的制备方法为： a)按照质量百分比组成：Li 6% -11%、Al 0. 1% -3%，其余量为Mg和微量杂质 元素的比例配置熔炼合金所需原料； b)采用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼； c)将得到的铸锭在热处理炉中在200°C -350°C温度下进行均匀化退火，时间为 6- 24小时，然后随炉冷却至室温； d)将步骤C)中得到的铸锭表面车去表层氧化层，然后在200°C-30(TC下进行一道 次挤压比为75%以上的大挤压比挤压，得到最终棒材。 所述的熔炼具体包括：先进行5kW以下5-10分钟的预热，然后将功率调整到 7- 12kW加热5-10分钟至所有铸锭都完全融化，然后将功率降至3kW以下保温5-10分钟停 止加热后立刻进行浇注。 本专利技术所涉及的高应变速率超塑性镁锂合金材料的特点是：按照成分配比熔炼得 到的合金为双相共晶合金，共晶成分具有较好的熔铸性能，配比中添加适量的Al元素能够 进一步减少熔铸缺陷，同时不会引起密度的较大提升。但是不宜添加过多产生影响塑性变 形的硬质第二相粒子。合金组织并不需要达到超细晶便获得显著的超塑性变形能力，并且 在较高应变速率时依旧能保持较高的延伸率，这与合金的组织特点以及本专利技术所采用的加 工工艺有较大关系。 本专利技术所涉及的制备工艺的特点是：加工采用了一道次大挤压比一次挤压成型的 工艺，相比与一般镁合金加工中采用的多道次加工，不仅大大缩减加工的所需时间，同时能 够减少多道次加工时长时间加热所造成的晶粒长大，保持组织致密。一般来说，二道次加工 的时耗和能耗大约是一次加工成型的两倍，多道次加工所需也更多。 本专利技术加工工艺中之所以能够实现一道次的超大挤压比挤压，正是应用了合金在 较高应变速率下具有超塑性这一特点，挤压过程使合金的超塑性能力不断提高，从而使整 个很大挤压比的变形过程能够进行下去，最终合金并未出现任何碎裂。通过应用合金所具 备的高应变速率超塑性能力来对合金进行变形加工，最后使合金获得更好的超塑性，这是 本加工工艺的特点。 本专利技术获得的高应变速率超塑性镁锂合金材料，普通冷轧首道次能够实现 50% -60%的下压量，将合金加热至300°C后轧制首道次能达到75%以上的下压量。 本专利技术提供了一种具有较低锂含量和适量铝含量的高应变速率超塑性镁锂合金 材料，同时提供了一种通过较简易的熔炼以及变形加工方法来制备高应变速率超塑性镁锂 合金材料的制备工艺。 【附图说明】 图1是ssotM.oxKrY1拉伸应力应变曲线。 图2是300°C，1.0X1(T2sH拉伸应力应变曲线。 图3是βδΟ?,Ι.ΟΧΚΓΥ1拉伸应力应变曲线。 【具体实施方式】 下面对本专利技术做更详细的描述： 按照合金成分质量百分比组成：Li9 %，Al 1 %，其余量为Mg和微量杂质元素，来配 置熔炼合金所需原料总计lkg。用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼，原料装填至坩 埚中后将炉内真空抽至-0.1以下，然后充入氩气使真空度为-0.05。熔炼开始阶段先进行 5kW以下5分钟的预热，然后将功率调整到7kW加热10分钟观察炉内状况至所有铸锭都完 全融化，然后将功率降至3kW保温10分钟停止加热后立刻进行浇注。铸锭在真空炉内冷却 至少1. 5小时后开炉取出，将得到的铸锭在热处理炉中在300°C温度下进行均匀化退火，时 间为12小时，然后随炉冷却至室温。将得到的铸锭表面车去5mm厚表层，然后使用500t卧 式挤压机在300°C下进行一道次挤压比为81的大挤压比挤压，得到的棒材。对比实验是二 道次加工成型合金同样条件下的延伸率数据。 将得到的棒材用线切割切片并加工成拉伸试样，并将试样表明打磨光滑。在 WDW3050电子式万能试验机上进行拉伸测试。材料在IXKT2S4的应变速率下，250-350°C 范围内进行拉伸变形，在所有条件，延伸率都大于100%，在350°C达到375%以上，表现出 良好的高应变速率超塑性。下表给出了材料在IX KT2S4的应变速率下，250-350°C条件下 的延伸率。对比实验结果发现，一道次成型相比二道次结果有明显优势。图1到图3分别 为一道次各组的拉伸应力应变曲线。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法，其特征是：a)按照质量百分比组成：Li 6％‑11％、Al 0.1％‑3％，其余量为Mg和微量杂质元素的比例配置熔炼合金所需原料；b)采用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼；c)将得到的铸锭在热处理炉中在200℃‑350℃温度下进行均匀化退火，时间为6‑24小时，然后随炉冷却至室温；d)将步骤c)中得到的铸锭表面车去表层氧化层，然后在200℃‑300℃下进行一道次挤压比为75％以上的大挤压比挤压，得到最终棒材。

【技术特征摘要】
1. 一种高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法，其特征是： a) 按照质量百分比组成：Li 6%-11 %、A1 0.1 %-3%，其余量为Mg和微量杂质元素 的比例配置熔炼合金所需原料； b) 采用真空电磁感应炉在氩气的保护下进行熔炼； c) 将得到的铸锭在热处理炉中在200°C _350°C温度下进行均匀化退火，时间为6-24小 时，然后随炉冷却至室温； d) 将步骤c)...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫瑞智，张天龙，张密林，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23