[发明专利]一种镁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种镁合金的制备方法。

背景技术

镁合金是目前比较轻的金属材料，具有较高的比强度和比刚度，良好的抗磁性、电负性、导热性、消震性和切削加工性能等优点，但是，镁合金的强度较低、耐热性较差，限制了其应用。

大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在±15％范围内，在镁中有较大的固溶度，具有良好的固溶强化、沉淀强化作用，因此，在镁合金中加入稀土元素形成稀土镁合金，可以有效改善镁合金的组织形态和微观结构，提高镁合金的强度、耐热、耐蚀等性能，扩展镁合金的应用领域。

将稀土、镁及其他金属经过熔炼、固溶、时效等工艺后，即可得到高强、耐热、耐蚀的稀土镁合金，但是其屈服强度仍然较低，不能满足工程上的实际需要。本发明人经过研究发现，将含有稀土的镁合金进行包括加热、保温和淬火三道工艺的固溶处理或包括加热和保温两道工艺的固溶处理后，经过热挤压再进行时效处理得到的镁合金的屈服强度有所提高，但是提高幅度较低，原因如下：经过包括淬火步骤的固溶处理的合金再经过热挤压后，其晶粒尺寸能够得到一定程度的细化，但是在淬火后的合金中，稀土元素处于过饱和状态，经过热挤压时，稀土元素大量析出，导致进行时效处理时析出的亚稳相数量减少，使合金的屈服强度提高幅度较低；而对固溶处理中未经过淬火的镁合金进行热挤压后，合金晶粒细化的程度较低，从而导致时效析出的亚稳相尺寸不会得到明显细化，合金的屈服强度提高幅度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种镁合金的制备方法，通过本发明提供的方法制备的镁合金具有较高的屈服强度。

本发明提供了一种镁合金的制备方法，包括：

固溶工序：将铸态镁合金加热至350℃～550℃并进行保温处理，所述铸态镁合金具有以下原子比组成：Mg_1-a-bRE_aZr_b，其中，RE为Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或多种，1％≤a≤6％，0.05％≤b≤0.5％；

热挤压工序：将所述保温处理后的镁合金在350℃～550℃的条件下进行热挤压，然后快速冷却至室温；

冷轧工序：将所述热挤压后的镁合金以5％～50％的压下量进行冷轧；

时效工序：将所述冷轧后的镁合金进行时效处理。

优选的，所述热挤压的速率为0.1mm/min～5mm/min。

优选的，所述热挤压的挤压比为10～50∶1。

优选的，所述冷轧工序包括：

将所述热挤压后的镁合金以5％～20％的压下量进行第一道次冷轧；

将所述经过第一道次冷轧的镁合金以5％～20％的压下量进行第二道次冷轧；

将所述经过第二道次冷轧后的镁合金以5％～20％的压下量进行第三道次冷轧，所述第一道次冷轧、第二道次冷轧和第三道次冷轧的合计压下量为14％～50％。

优选的，所述保温处理的温度为400℃～550℃。

优选的，所述保温处理的时间为6h～24h。

优选的，所述时效处理的温度为150℃～300℃。

优选的，所述铸态镁合金按照以下步骤制备：

向液态金属镁中加入第一掺杂物和第二掺杂物，得到镁合金液，所述第一掺杂物为RE金属和/或中间合金Mg-RE，所述第二掺杂物为金属Zr和/或中间合金Mg-Zr；

浇铸所述镁合金液得到铸态镁合金。

优选的，所述RE为Gd。

与现有技术相比，本发明以含有稀土和锆的铸态镁合金为原料，经过固溶处理、热挤压处理、冷轧处理和时效处理后得到屈服强度较高的镁合金，所述固溶处理指将铸态镁合金加热并保温，并不进行淬火。在本发明提供的制备方法中，首先将铸态镁合金进行固溶处理，使合金中的各种相充分溶解，均匀分布；然后对未经淬火处理的镁合金直接进行热挤压处理，热挤压能够细化合金的晶粒，一定程度上提高合金的强度；经过热挤压处理后再进行冷轧处理能够使合金形成较强的基面结构，同时增加合金的孪晶界面并提高基体内部的位错密度，位错密度的提高有利于时效处理时第二相形核率的增加，进而改变析出相的数量和尺寸，增加析出相中亚稳相的数量，提高时效处理的强化效果，使得到的镁合金具有较高的屈服强度和较高的抗拉强度。实验表明，通过本发明提供的方法制备的Mg-Gd-Zr合金的屈服强度能够达到447MPa，抗拉强度能够达到482MPa。

具体实施方式

本发明提供了一种镁合金的制备方法，包括：