一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种室温高塑性镁‑锡‑钇‑锆合金及其制备方法，属于镁合金技术领域，该镁合金按质量百分比计，由如下组分组成：Sn 0.2‑0.4％；Y 0.4‑0.9％；Zr 0.4‑0.6％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。通过向镁合金中加入Sn、Y和Zr元素并同时控制三种元素的含量，不但可以保证最终制备的镁合金具有高塑性，伸率高达40％，还可以保证该镁合金拥有中等的屈服强度和抗拉强度。在制备该镁合金时，只需加入少量的稀土元素，就能显著改变镁合金的塑性，且其制备方法简单，只需进行一次传统挤压，并不需要复杂的加工工艺，所使用的熔炼炉、挤压机均为常规通用设备，可移植性强，便于在工业中实现。

【技术实现步骤摘要】
一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金及其制备方法
本专利技术属于镁合金
，具体涉及一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金及其制备方法。
技术介绍
镁及镁合金具有低密度、高比强度、高比刚度、良好的电磁屏蔽性能等优点，在航空航天、汽车轻量化、电子通讯等领域具有极其重要的应用价值和广阔前景。与铸造镁合金相比，变形镁合金具有更大的发展潜力，通过对材料结构的调控可获得更优良的力学性能。镁合金由于具有密排六方晶体结构，室温下的滑移系少，导致加工变形困难，因此，变形镁合金需要通过挤压、轧制等热变形手段加工而成，但是有限的滑移系使得镁合金发生塑性变形后容易形成强的基面织构，这种强的基面织构将会恶化后续镁合金板材的力学性能和室温成形性能。近年来，研究者们提出利用合金化的手段来调控基面织构，进而改善镁合金的力学性能和室温成形性能。在镁合金中添加稀土元素能够有效的弱化基面织构，改善镁合金的塑性和成形性能。但是由于稀土元素昂贵的价格，迫使研究者们开发低成本高性能镁合金。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金；目的之二在于提供一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金的制备方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.2-0.4％；Y0.4-0.9％；Zr0.4-0.6％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。优选的，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.21％；Y0.41％；Zr0.46％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。优选的，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.38％；Y0.90％；Zr0.52％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。2、所述的一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)熔炼：在保护气氛下，将纯镁锭加热到670-700℃，待所述纯镁锭全部熔化后打渣，然后升温至710-730℃，加入纯锡锭、镁钇中间合金和镁锆中间合金，充分搅拌熔炼，于710-730℃下保温20-30min后得到镁合金熔液；(2)铸造：将步骤(1)中得到的镁合金熔液打渣后浇注成型，空冷后得铸锭；(3)机加工：将步骤(2)中得到的铸锭锯切、车皮后备用；(4)均匀化处理；(5)挤压。优选的，步骤(1)中，所述保护气氛为CO2和SF6按体积比99：1形成的混合气体。优选的，步骤(1)中，所述镁钇中间合金钇的质量百分比为28-30％。优选的，步骤(1)中，所述镁锆中间合金锆的质量百分比为28-30％。优选的，步骤(1)中，所述加入纯锡锭、镁钇中间合金和镁锆中间合金的具体方式为：待所述纯锡锭熔化后，静置5min后加入镁钇中间合金，再待所述镁钇中间合金熔化后，再静置5min后加入镁锆中间合金。优选的，步骤(4)中，所述均匀化处理具体为在350-370℃下保温12-24h。优选的，步骤(5)中，所述挤压具体为：将挤压模具及经步骤(4)处理的铸锭在350-370℃下预热1-2h后，在挤压温度为350-370℃，挤压速度为6-10m·min-1，挤压比为33-55:1条件下进行。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金及其制备方法，通过向镁合金中加入Sn、Y和Zr元素并同时控制三种元素的含量，不但可以保证最终制备的镁合金具有高塑性，伸率高达40％，还可以保证该镁合金拥有中等的屈服强度和抗拉强度。原因在于，纯镁中添加的三种元素的含量极少，大部分均固溶于镁基中，致使第二相的形成在很大程度上被减少，所以在拉伸过程中这些稀少的第二相便不足以成为拉伸裂纹源，进而保证最终制备的合金具有高塑性，表现为具有较高的延伸率。加之，由于Y元素主要以固溶在镁基体的形式存在，在挤压过程中促使稀土织构的形成，弱化合金的基面织构，在拉伸变形时促进基面滑移的开启，大大提高了合金的塑性。另外，固溶在镁基体的三种元素在一定程度上能起到固溶强化的效果，其中，Zr元素在熔炼过程中以α-Zr形式存在并作为形核质点，细化铸态合金的晶粒尺寸，进而使得挤压态合金的晶粒尺寸更为细小，促进合金拉伸强度的提高。固溶于镁基体的三种元素以原子的形式在晶界处富集，一方面能有效的阻碍晶界的运动，提高拉伸强度，两一方面又能提高晶界的结合能力，防止拉伸时晶界裂纹的产生，从而在一定程度上提高合金强度的同时有能大幅度增加合金的塑性。在制备该镁合金时所使用的原料成本低，只需加入少量的稀土元素，就能显著改变镁合金的塑性，且其制备方法简单，只需进行一次传统挤压，并不需要复杂的加工工艺，所使用的熔炼炉、挤压机均为常规通用设备，可移植性强，便于在工业中实现。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为实施例1、实施例2及对比实施例中制备的镁-锡-钇-锆合金板材的XRD图；((a)、(b)、(c)依次为实施例1、实施例2及对比实施例中制备的镁-锡-钇-锆合金板材的XRD图)图2为实施例1中制备的镁-锡-钇-锆合金板材的扫描电镜图；图3为实施例2中制备的镁-锡-钇-锆合金板材的扫描电镜图；图4为对比实施例中制备的镁-锡-钇-锆合金板材的扫描电镜图；图5为将对比实施例中镁合金板材拉伸10％应变后的镁-锡-钇-锆合金板材的扫描电镜图；图6为实施例1、实施例2及对比实施例中制备的镁-锡-钇-锆合金板材的组织和织构图。((a)、(b)、(c)依次实施例1、实施例2及对比实施例中制备的镁-锡-钇-锆合金板材的IPF图；(d)、(e)、(f)依次实施例1、实施例2及对比实施例中制备的镁-锡-钇-锆合金板材的(0002)微观极图)具体实施方式下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金，按质量百分比计，该镁合金由如下组分组成：Sn0.21％；Y0.41％；Zr0.46％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。该室温高塑性镁-锡-钇-锆合金的制备方法如下：(1)熔炼：在CO2和SF6按体积比99：1形成的混合气体下，将纯镁锭加热到670℃，待所述纯镁锭全部熔化后打渣，然后升温至720℃，首先加入纯锡锭，待纯锡锭熔化后，静置5min，再加入镁钇中间合金，待镁钇中间合金熔化后，再静置5min，最后加入镁锆中间合金，充分搅拌熔炼，于720℃下保温20min后得到镁合金熔液，其中镁钇中间合金中钇的质量百分比为28％；镁锆中间合金锆的质量百分比为30％。(2)铸造：将步骤(1)中得到的镁合金熔液打渣后浇注成型，空冷后得铸锭；(3)机加工：将步骤(2)中得到的铸锭锯切、车皮至直径为70mm，高为60mm的锭子备用；(4)均匀化处理：将经步骤(3)处理后的铸锭在350℃下保温12h。(5)挤压：将挤压模具及经步骤(4)处理的铸锭在350℃下预热1.5h后，在挤压温度为350℃，挤压速度为6m·min-1，挤压比为33:1条件下进行挤压，制得镁-锡-钇-锆合金板材。实施例2一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金，按质量百分比计，该镁合金由如下组分组成：Sn0.38％；Y0.90％；Zr0.52％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。该室温高塑性镁-锡-钇-锆合金的制备方法如下：(1)熔炼：在CO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室温高塑性镁‑锡‑钇‑锆合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn 0.2‑0.4％；Y 0.4‑0.9％；Zr 0.4‑0.6％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。

【技术特征摘要】
1.一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.2-0.4％；Y0.4-0.9％；Zr0.4-0.6％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。2.如权利要求1所述的一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.21％；Y0.41％；Zr0.46％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。3.如权利要求1所述的一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金，其特征在于，按质量百分比计，所述镁合金由如下组分组成：Sn0.38％；Y0.90％；Zr0.52％；不可避免杂质≤0.15％；余量为镁。4.权利要求1-3任一项所述的一种室温高塑性镁-锡-钇-锆合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)熔炼：在保护气氛下，将纯镁锭加热到670-700℃，待所述纯镁锭全部熔化后打渣，然后升温至710-730℃，加入纯锡锭、镁钇中间合金和镁锆中间合金，充分搅拌熔炼，于710-730℃下保温20-30min后得到镁合金熔液；(2)铸造：将步骤(1)中得到的镁合金熔液打渣后浇注成型，空冷后得铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋斌，王庆航，宋江凤，柴炎福，赵俊，黄光胜，张丁非，胡耀波，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50