含Ｙｂ变形镁合金及其动态析出强韧化制备方法，通过特殊的合金化元素的选择，利用变形镁合金生产中通用的均匀化处理和热挤压技术，使强化相在变形过程中有效地弥散析出，从而获得变形镁合金形变强化、细晶强化和沉淀硬化的复合强韧化效果，获得的高强度变形镁合金同时具有细晶强化、析出强化、晶界强化和形变亚组织强化的特征，从而获得了很高的力学性能，抗拉强度大于３８０ＭＰａ，屈服强度大于３２０ＭＰａ，延伸率大于５％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料强化和加工
，特别是涉及一种高强度变形镁合金的生 产方法，具体是一种。
技术介绍
镁合金是当前在国内外备受重视的轻质金属材料，在汽车、航空航天和机电与电子 产品的生产领域有广阔的应用前景，是钢铁和铝合金材料理想的轻量化替代材料，因此被 誉为"21世纪的绿色环保材料"，对解决或缓解现在世界所面临的能源危机和环境危机具 有重要的意义。但是，由于镁合金固有的原子结构特点和晶体排列特征，其室温和高温强度低、塑 性变形能力差，因此难以制备具有实用价值的高强度变形镁合金，大大限制了镁合金的应 用范围和产品形式，这已被公认为是目前镁合金开发应用中主要的技术瓶颈，是各国学者 和制造商正在全力进行攻克的难题和难关。目前国内外对高强度变形镁合金的开发基本上是围绕着合金化和变形加工技术这两条主线开展。合金化方法主要为利用各种稀土元素和Sn、 Cu、 Ag等对镁进行合金化或对 现有的Mg-Al和Mg-Zn系镁合金进行改性，虽然已经发现许多元素对镁和镁合金有一定的 强化作用，但是强化效果并不显著，尤其是不能显著改善甚至是恶化了镁合金的塑性变形 能力，因此镁合金的特种加工技术受到了广泛的关注，如ECAE等大塑性变形技术、半固 态挤压、往复挤压、静液挤压、低温挤压和快速凝固-粉末冶金-热挤压等，这些方法的确 可以获得很高的力学性能和超塑性变形能力，但是却均因各自特殊的制造、效率和成本等 问题而难以投入应用。上述问题的本质是这些技术方法存在着强韧化效果单一的问题，如合金化方法所追 求的是第二相强化效应，但是由于尚未发现满意的弥散沉淀相，尤其是变形加工后为保留 细小的再结晶晶粒而不宜进行有效的后续热处理，使得合金化效果难以充分发挥。而特种 加工技术则多为单纯的突出细化晶粒效果而难以获得有效的沉淀强化效果。事实上，巳经有一些学者认识到镁合金复合强化的重要意义，提出了通过形变热处 理方法获得复合强化效果的各种方法，并进行了技术尝试和原理分析，如液态固溶时效和 固溶变形时效等，但是均未摆脱传统形变热处理技术要求后续的低温时效处理的限制。那么，能否利用过饱和合金在变形加工过程中同时动态析出有效的弥散强化相，从而完整地 保留加工态组织并简化制备技术？英国和挪威的学者近年来在6系铝合金中试验了这种方 法，但却是在复杂的ECAE加工条件下实现的，因此缺乏实用性，而在镁合金中至今还无 类似的试验报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本新型高强度变形镁合金和其简便实用的加工制备 方法。通过特殊的合金化元素的选择，利用变形镁合金生产中通用的均匀化处理和热挤压 技术，使强化相在变形过程中有效地弥散析出，从而获得变形镁合金形变强化、细晶强化 和沉淀硬化的复合强韧化效果，从而无须改变生产者已有的加工设备和制造工艺，实现简 便实用的高强度变形镁合金的制造技术。本专利技术的含Yb变形镁合金动态析出强韧化制备方法，依次通过下列步骤实现-(1) 熔铸制锭将镁锭用电阻加热炉熔化，然后在750-78(TC加入含Zr量为本步骤所加物料总质量 1.5-2.0%的Mg-Zr合金，并在溶剂保护或气体保护的条件下搅拌5-10min助熔，再于 740-76(TC加入含Yb量为本步骤所加物料总质量0. 2-2. 0%的Mg-Yb合金，搅拌3-5min助 熔，最后于730-75(TC加入本步骤所加物料总质量4.0-7.0%的锌锭，搅拌卜3min助熔， 730-75CTC静置保温10-20min后，除渣并浇注铸锭；(2) 均匀化或固溶处理 将上述铸锭放置于电阻加热控温热处理炉中，330-380'C保温16-24小时，然后升温至400-420°C，保温4-10小时，然后出炉在炉外自然冷却即均匀化处理，或出炉后直接投入 水槽冷却即固溶处理；(3) 铸锭热挤压加工将经过均匀化处理或固溶处理的铸锭用机床车除l-2mm外皮，然后放入控温在 320-380。C的挤压模具中保温预热15-30min，在此温度用液压机以0.卜5mm/s的压杆速率进 行挤压加工，挤压比为10-50，对挤出料喷水激冷，即得含Yb变形镁合金。 上述方法中各种物料的量均为事先计算确定，然后分步添加。 上述方法步骤(2)加热保温过程中可用S02气体保护。 如产品需要，对步骤(3)挤出料可进行较直和去应力退火，具体方法是 将挤出料在120-15(TC加热保温15-30min后进行较直操作，同时完成去应力退火，然 后自然冷却。Yb为重稀土元素镱；Mg-Zr合金、Mg-Yb合金均为市售商品中间合金。 上述方法获得的含Yb变形镁合金具有以下组份及质量百分比含量 Zn=5-7%， Zr=0.3-0.7%， Yb=0.2-2%，余为Mg。 附图说明图1为本专利技术的含Yb变形镁合金生产工艺流程图， 图2为含Yb变形镁合金的显微组织(TEM)。 本专利技术提供的含Yb变形镁合金具有如下特性微观组织细小的动态再结晶晶粒和亚结构(0.5-1 "m) +晶内纳米级高密度并高度 弥散的球状或短棒状析出相微粒+晶界和亚晶界较粗大不连续的球状析出相及高密度位错。力学性能抗拉强度大于380MPa，屈服强度大于320MPa，延伸率大于5%。明显高 于现有强度最高的变形镁合金(国际牌号ZK60，国家牌号MB15;化学成分Zn=5-7%， Zr=0.3-0.7%，余为Mg。性能指标抗拉强度300-350MPa，屈服强度大于280-320MPa，延伸率大于5%)其他性能该合金还具有良好的耐腐蚀性能和优异的耐热性能。 本专利技术具有如下优点和特点1、 本专利技术首次选择和利用了稀土元素Yb对现有的变形镁合金进行改性，由于仅添加了少量低熔点合金元素，因此对原镁合金的熔铸工艺和装备无任何影响，并且Yb是我国较富有的稀土元素，合金的成本增加不大。2、 本专利技术首次实现和利用了镁合金多重复合因素强韧化的方法，所得的高强度变形镁合金同时具有细晶强化、析出强化、晶界强化和形变亚组织强化的特征，从而获得了很 高的力学性能。3、 由于合金化的作用，本专利技术的高强度变形镁合金具有最简单的变形加工工艺和极 为有效的动态析出与细化晶粒效果，可以省去传统工艺所必需的后续热处理工序，有利于 提高生产效率和降低成本。具体实施例方式实施例l:将镁锭用电阻加热炉熔化，然后在77(TC加入含Zr量为本步骤所加物料总 质量1.5%的Mg-Zr合金，并在溶剂保护条件下搅拌6min助熔，再于75(TC加入含Yb量 为本步骤所加物料总质量2.0%的Mg-Yb合金，搅拌4min助熔，最后于73(TC加入本步骤 所加物料总质量6.0%的锌锭，搅拌lmin助熔，73(TC静置保温15min后，除渣并浇注铸锭。将铸锭放置于电阻加热控温热处理炉中，通S02气体在38(TC保温20小时后，再升温至 420°C，保温6小时，然后出炉在炉外自然冷却；将经过均匀化处理的铸锭用机床车除2mm 外皮，然后放入控温在37(TC的挤压模具中保温预热20min，在此温度用液压机以0.5mm/s 的压杆速率进行挤压加工，挤压比为30,对挤出料喷水激冷，即得含Yb变形镁合金，各 组份及质量百分比含量为Zn=5.7%, Zr=0.48%， Yb=1.79%，余为Mg。经测定，抗拉强 度为415MPa，屈服强度为357本文档来自技高网...
【技术保护点】
含Ｙｂ变形镁合金，其特征在于，各组份及质量百分比含量为： Ｚｎ＝５－７％，Ｚｒ＝０．３－０．７％，Ｙｂ＝０．２－２％，余为Ｍｇ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于文斌，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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