一种高强高塑耐热镁合金构件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强高塑耐热镁合金构件及其制备方法，它是由以下组分组成，Gd：5.0～9.0%，Y：2.0～6.0%，Zn：0.1～0.5%，Zr：0.3～1.0%，余量为Mg和不可避免的杂质，且其组分组成中稀土元素Gd和Y的质量百分比总和为8～12%；其制备方法的步骤包括合金熔炼、均匀化处理、强塑变、热成形、温变形：将所得成形件在200℃~250℃下加热保温2h后放入200℃预热的模具中，变形量控制为3~10%、热处理。制得的镁合金构件晶粒细小，其在室温下的抗拉强度≥428MPa，断后伸长率≥12%，在200℃下的抗拉强度≥358MPa，断后伸长率≥13%，可广泛替代2A12等中强铝合金，可进一步扩大镁合金的应用范围。围。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高塑耐热镁合金构件及其制备方法


[0001]本专利技术属于镁合金构件
，具体涉及一种高强高塑耐热镁合金构件及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为密排结构的镁合金，其塑性较低，特别是对于强度大于400MPa的稀土镁合金构件来说，其塑性更低，通常在5%左右，尽管其具有明显的轻量化优势，但其应用远远落后于400MPa级的变形铝合金。因此，开发一种高强高塑镁合金构件，用来替代目前使用广泛的2A12等变形铝合金，对于扩大镁合金的应用具有重要意义。
[0003]针对常规变形镁合金存在的缺点，早在2007年，西安工业大学的李建平等人开发了一种高强耐热变形镁合金，按重量百分比(wt％)该合金的化学成分为Gd：4.5～12.5，Y：2.5～5.0，Zn：0.2～1.0，Zr：0.2～1.0，Mn：0.1～0.5，其余为Mg和不可避免地杂质组成，通过在在镁合金的化学成份中加入了稀土元素钆、钇和金属元素锌、锆和锰，稀土元素钆和钇增强了镁合金的高温性能，锌、锆和锰的加入提高了镁合金的塑性和热加工性。然而，该项技术实质上是针对铝合金挤压材料而开发的方案，仍然属于对材料级别的改进，用其生产的镁合金构件性能仍然欠佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种性能优异的高强高塑耐热镁合金构件及其制备方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下所述技术方案。
[0006]一种高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由按照质量百分比计的以下组分组成，Gd：5.0～9.0%，Y：2.0～6.0%，Zn：0.1～0.5%，Zr：0.3～1.0%，余量为Mg和不可避免的杂质，且其组分组成中稀土元素Gd和Y的质量百分比总和为8～12%。
[0007]前述高强高塑耐热镁合金构件的制备方法，其特征在于，所述高强高塑耐热镁合金构件由按照质量百分比计的以下组分组成，Gd：5.8～6.7%，Y：2.3～3.3%，Zn：0.2～0.8%，Zr：0.5～0.8%，余量为Mg和不可避免的杂质，且其组分组成中稀土元素Gd和Y的质量百分比总和为8～12%；所述高强高塑耐热镁合金构件的制备步骤包括：步骤1，合金熔炼：将预热后的纯Mg与纯Zn加入低碳钢质坩埚中，并用保护溶剂进行保护，待纯Mg、纯Zn完全熔化后且温度升高到780℃~800℃时加入Mg
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Gd和Mg
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Y中间合金，待完全熔化后吹Ar气进行纯净化处理，纯净化处理此过程中加入保护溶剂进行搅拌，熔炼合格后封闭坩埚静置，待温度降到670℃~680℃区间时进行浇铸，得到镁合金铸锭；步骤2，均匀化处理：将所得镁合金铸锭在热态下立即放入均匀化炉中进行均匀化处理，均匀化温度为480℃~510℃，保温6h~48h，均匀化处理完成后进行空冷，并将铸锭车去外皮；步骤3，强塑变：对经步骤2处理后的铸锭在400℃~450℃下保温3h~6h后进行挤压，
挤压比大于4，挤压完成后进行强风冷却，并制备成挤压坯；或者，对经步骤2处理后的铸锭在始锻温度460℃~500℃下保温3h~6h后进行锻造，锻造工艺为3镦3拔，制备成锻坯；步骤4，热成形：根据零件形状，在挤压坯/锻坯上切取坯料，将坯料在400℃~500℃下加热保温3h~6h后使用锻造工艺制得成形件；步骤5，温变形：将所得成形件在200℃~250℃下加热保温2h后放入200℃预热的模具中，变形量控制为3~10%；步骤6，热处理：对经步骤5处理后的成形件在190℃~210℃下保温24h~90h，结束后得高强高塑耐热镁合金构件。
[0008]作为优选方案，所述高强高塑耐热镁合金构件由以下组分组成，Gd：5.8%，Y：2.8%，Zn：0.2%，Zr：0.5%，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0009]作为优选方案，所述高强高塑耐热镁合金构件由以下组分组成，Gd：6.3%，Y：2.8%，Zn：0.4%，Zr：0.6%，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0010]作为优选方案，所述高强高塑耐热镁合金构件由以下组分组成，Gd：6.5%，Y：3.3%，Zn：0.4%，Zr：0.6%，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0011]为进一步提高制备的高强高塑耐热镁合金构件性能，所述的高强高塑耐热镁合金构件是由以下组分组成，Gd：6.0%，Y：2.8%，Zn：0.7%，Zr：0.7%，余量为Mg和不可避免的杂质；或者，所述的高强高塑耐热镁合金构件是由以下组分组成，Gd：6.2%，Y：2.5%，Zn：0.8%，Zr：0.7%，余量为Mg和不可避免的杂质；或者，所述的高强高塑耐热镁合金构件是由以下组分组成，Gd：6.2%，Y：2.9%，Zn：0.8%，Zr：0.8%，余量为Mg和不可避免的杂质；或者，所述的高强高塑耐热镁合金构件由以下组分组成，Gd：6.0%，Y：2.0%，Zn：0.7%，Zr：0.7%，余量为Mg和不可避免的杂质；或者，所述的高强高塑耐热镁合金构件是由以下组分组成，Gd：6.7%，Y：2.3%，Zn：0.8%，Zr：0.8%，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0012]有益效果：（1）生产过程中采用挤压或者锻造进行强塑变，能够使得制备的坯料更具多样化，可满足更多服役场景构件的制备；（2）制得的高强高塑耐热镁合金构件晶粒细小，通过晶界、析出相等多种强化方式进行增强，兼具高强、高塑特征，高温性能优良，其在室温下的抗拉强度≥428MPa，断后伸长率≥12%，在200℃下的抗拉强度≥358MPa，断后伸长率≥13%，可广泛替代2A12等中强铝合金，可进一步扩大镁合金的应用范围；（3）采用本专利技术方法制备镁合金构件，工艺操作简单，成本低，生产过程中每个工序相互衔接，废料极少，便于大规模工业生产。
具体实施方式
[0013]以下实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的原理及其核心思想，并非对本专利技术保护范围的限定。应当指出，对于本
普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，针对本专利技术进行的改进也落入本专利技术权利要求的保护范围内。
[0014]实施例1一种高强高塑耐热镁合金构件，按照质量百分比计，它是由以下组分组成：Gd：5.8%，Y：2.8%，Zn：0.2%，Zr：0.5%，余量为Mg和不可避免的杂质。
[0015]本实施例中高强高塑耐热镁合金构件（草帽形构件）的制备方法，按照以下步骤进行：步骤1，合金熔炼：将预热的纯Mg与纯Zn加入低碳钢质坩埚中，待纯Mg与纯Zn完全熔化后且温度升高到780℃~800℃时加入Mg
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Gd和Mg
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Y中间合金，待完全熔化后，然后吹Ar气15min进行纯净化处理，静置10min后进行炉前成分取样，成分合格后，封闭坩埚静置，并设定溶体在670℃保温，待温度降到670℃时，进行浇铸，得到镁合金铸锭；步骤2，均匀化处理：待所得铸锭凝固完成后，在热态下立即放入均匀化炉中进行均匀化处理，均匀化温度为480℃，保温6h，均匀化处理完成后空冷，将铸锭车去外皮；步骤3，强塑变：对均匀化完后的铸锭在400℃下保温3h后进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由按照质量百分比计的以下组分组成，Gd：5.0～9.0％，Y：2.0～6.0％，Zn：0.1～0.5％，Zr：0.3～1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质，且其组分组成中稀土元素Gd和Y的质量百分比总和为8～12％。2.根据权利要求1所述的高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由以下组分组成，Gd：5.8％，Y：2.8％，Zn：0.2％，Zr：0.5％，余量为Mg和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由以下组分组成，Gd：6.3％，Y：2.8％，Zn：0.4％，Zr：0.6％，余量为Mg和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由以下组分组成，Gd：6.5％，Y：3.3％，Zn：0.4％，Zr：0.6％，余量为Mg和不可避免的杂质。5.根据权利要求1所述的高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由以下组分组成，Gd：6.0％，Y：2.8％，Zn：0.7％，Zr：0.7％，余量为Mg和不可避免的杂质。6.根据权利要求1所述的高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由以下组分组成，Gd：6.2％，Y：2.5％，Zn：0.8％，Zr：0.7％，余量为Mg和不可避免的杂质。7.根据权利要求1所述的高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由以下组分组成，Gd：6.2％，Y：2.9％，Zn：0.8％，Zr：0.8％，余量为Mg和不可避免的杂质。8.根据权利要求1所述的高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由以下组分组成，Gd：6.0％，Y：2.0％，Zn：0.7％，Zr：0.7％，余量为Mg和不可避免的杂质。9.根据权利要求1所述的高强高塑耐热镁合金构件，其特征在于，它是由以下组分组成，Gd：6.7％，Y：2.3％，Zn：0.8％，Zr：0.8％，余量为Mg和不...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏祥生，黄树海，陈强，詹红，肖寒，王艳彬，彭菲菲，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团西南技术工程研究所，
类型：发明
国别省市：