本发明专利技术涉及一种大规格高强镁合金挤压材的热处理工艺，其合金成分为（ｗｔ．％）：Ｇｄ：６－１３％，Ｙ：２－６％，Ｚｒ：０．３－０．８％，其余为Ｍｇ及不可去除的杂质元素。热处理工艺具体步骤为：采用半连续铸造而成的镁合金铸锭进行均匀化处理，处理工艺为４４５℃－４５５℃／５ｈ＋５３５℃－５４５℃／１５ｈ；将均匀化后的该镁合金铸锭挤压成形，得到大尺寸挤压板材和棒材，对挤压产品进行人工时效处理２００－２２０℃／２０－６４ｈ。该镁合金强度得到大幅度提高，时效后挤压板材的抗拉强度＞４６０ＭＰａ，屈服强度＞３９０ＭＰａ；时效后挤压棒材的抗拉强度达到＞４５５ＭＰａ，屈服强度＞４００ＭＰａ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大规格高强镁合金挤压材的热处理工艺，特别是一种含钆、钇的 Mg-Gd-Y-Zr稀土镁合金的热处理工艺，通过热处理使挤压镁合金制品的强度大于450MPa。
技术介绍
镁合金具有比强度比刚度高，导热导电性能好，并具有很好的电磁屏蔽、阻尼减振 性、切削加工性以及加工成本低等优点，因而在航空航天领域、国防军工领域、交通运输领 域以及3C领域有广阔的应用前景。然而现有的镁合金牌号其抗拉强度都低于400MPa，大多 在250-350MPa之间，镁合金的低强度限制了其在航天航空和汽车工业领域里的广泛应用， 因此如何提高强镁合金的强度一直是世界各国的研究热点。由于稀土元素可以显著改善镁 合金的铸造性能、力学性能、耐腐蚀性能以及耐高温性能，稀土镁合金一直是高强镁合金研 究的一个重要方向。我国丰富的稀土资源为开发研究稀土镁合金提供了独特的优势。人们 对Mg-GdHr合金进行了大量理论研究，研究结果表明，稀土元素钆、钇的加入可以通过 影响合金的沉淀析出动力学和沉淀相的体积分数而提高合金的性能；另一方面锆元素的加 入可显著细化合金晶粒，从而进一步改善合金的力学性能。然而，目前对该合金的研究主要 还处在实验室阶段，至今还没有研制出可广泛应用于工业实际的大规格镁合金材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大规格高强镁合金挤压材的热处理工艺，从而拓宽镁 合金的应用范围。本专利技术所涉及的是采用半连续铸造制得大规格镁合金铸锭(尺寸为 0 97mm-310mm,长度 > 5000mm)。合金成分为(wt. % ) :Gd :6_13 %, Y :2_6 %, Zr 0.3-0.8%，其余为Mg及不可去除的杂质元素。铸锭在经过均勻化处理之后，采用挤压成 形，获得大规格镁合金板材(规格为10-35mm(厚)X50-180mm(宽)X大于2000mm(长)) 和棒材(规格为Φ20-60ι πιΧ大于3000mm(长))。实现本专利技术的技术方案首先对镁合金铸锭进行均勻化处理，铸锭先在 4450C _455°C保温5小时，然后在535°C _545°C保温15小时，然后空冷到室温；均勻化处理 后对合金进行挤压成形；挤压后的合金进行人工时效处理，处理工艺为将挤压产品加热 到220°C保温20小时，之后空冷至室温。稀土镁合金在凝固过程中由于有较大的结晶温度间隔，在形成的铸锭中很容易造 成成份偏析，另外大规格铸锭在结晶过程中内部温度的不均勻更加剧了这种成份偏析，从 而严重地影响合金的加工性能和使用性能。现有镁合金均勻化工艺只能用来处理Φ90πιπι 以下的镁合金注定，而通过本专利技术的双级均勻化处理工艺可以完全消除大铸锭铸造组织中 的严重偏析，从而获得组织成份均勻的合金材料。将挤压后态合金在200-220°C时效，时效 后合金内部会析出强化相使合金强度提高，在此时效工艺下时效析出相在挤压合金横截面 纵截面分布均勻弥散，强化效果显著。根据GB/T228-2002对该合金进行力学性能测试，结3果如表1所示，可见时效后合金的力学性能得到了较大提高。 附图说明图1 本专利技术所涉及到的挤压板材实物照片；图2 本专利技术所涉及到的挤压棒材实物照片(Φ22)；图3 本专利技术所涉及到的挤压棒材实物照片(Φ30)；具体实施例方式本专利技术所用的材料是一种稀土镁合金，即Mg-Gd-Y-Zr，组成重量百分比为Gd 6-13%，Y:2-6%，Zr :0. 3-0.8%，其余为Mg。本专利技术采用半连续铸造获得合金材料。经过 双级均勻化后对铸锭进行热挤压，然后对挤压产品进行时效处理，以下通过具体的实施例 对本专利技术的技术方案和效果作进一步的说明。实施例1:将Φ97πιπι半连续铸锭先在445°C保温5小时，然后在535°C保温15小时，空冷至室温；将均勻化后的锭坯进行挤压成Φ 22mm棒材，挤压后将棒材加热至200°C，保温64 小时，空冷到室温。本专利技术热处理工艺处理之后，材料的强度性能如表1所示。实施例2:将Φ 129mm半连续铸锭先在450°C保温5小时，然后在540°C保温15小时，空冷至室温；将均勻化后的0129111111锭坯挤压成030111111棒材，挤压后将棒材加热至2201，保温 20小时，空冷到室温。本专利技术热处理工艺处理之后，材料的强度性能如表1所示。实施例3:将Φ 210mm半连续铸锭先在455°C保温5小时，然后在545°C保温15小时，空冷至室温；将均勻化后的Φ210πιπι铸锭挤压成宽150mm、厚20mm板材，挤压后将板材加热至 2200C，保温20小时，空冷到室温。本专利技术热处理工艺处理之后，材料的强度性能如表1所示。表1.本专利技术处理前后合金力学性能表权利要求一种大规格高强镁合金挤压材的热处理工艺，合金成分的质量百分比为，Gd6 13％，Y2 6％，Zr0.3 0.8％，其余为Mg及不可去除的杂质元素，其特征在于热处理工艺步骤如下双级均匀化处理工艺将半连续铸造镁合金锭坯先在445℃ 455℃保温5小时，然后在535℃ 545℃保温15小时，然后空冷到室温；时效处理工艺均匀化处理后的所述镁合金铸锭进行挤压成形，挤压后得到的镁合金制品加热至200 220℃，保温20 64小时，空冷到室温。全文摘要本专利技术涉及一种大规格高强镁合金挤压材的热处理工艺，其合金成分为(wt.％)Gd6-13％，Y2-6％，Zr0.3-0.8％，其余为Mg及不可去除的杂质元素。热处理工艺具体步骤为采用半连续铸造而成的镁合金铸锭进行均匀化处理，处理工艺为445℃-455℃/5h+535℃-545℃/15h；将均匀化后的该镁合金铸锭挤压成形，得到大尺寸挤压板材和棒材，对挤压产品进行人工时效处理200-220℃/20-64h。该镁合金强度得到大幅度提高，时效后挤压板材的抗拉强度＞460MPa，屈服强度＞390MPa；时效后挤压棒材的抗拉强度达到＞455MPa，屈服强度＞400MPa。文档编号C22F1/06GK101914737SQ201010219698公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日专利技术者万迎春, 刘楚明, 李慧中, 陈志永, 高永浩 申请人:中南大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大规格高强镁合金挤压材的热处理工艺，合金成分的质量百分比为，Ｇｄ：６－１３％，Ｙ：２－６％，Ｚｒ：０．３－０．８％，其余为Ｍｇ及不可去除的杂质元素，其特征在于热处理工艺步骤如下： 双级均匀化处理工艺：将半连续铸造镁合金锭坯先在４４５℃－４５５℃保温５小时，然后在５３５℃－５４５℃保温１５小时，然后空冷到室温； 时效处理工艺：均匀化处理后的所述镁合金铸锭进行挤压成形，挤压后得到的镁合金制品加热至２００－２２０℃，保温２０－６４小时，空冷到室温。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘楚明，高永浩，万迎春，李慧中，陈志永，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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