[发明专利]一种AZ91D铸造镁合金晶粒细化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属处理方法，特别涉及镁合金的处理方法。

背景技术

镁合金在汽车、航空航天、电子信息等领域获得了日益广泛的应用，其原因主要是镁合金具有密度小、比强度高、电磁波屏蔽性、减震性好、铸造性能好、可以回收利用及其良好的机械加工性等优点。但是其晶格结构为密排六方结构，这就决定了它的塑性差、常温力学性能差、高温强度低，致使镁合金的应用受到极大限制。

细化晶粒是一种能同时有效提高金属合金强度和韧性的方法。因此，发展各种能有效细化合金晶粒的技术和方法一直备受关注。

为提高Mg-Al系镁合金的强度和韧性指标，迄今为止，人们已发展了多种细化合金晶粒的方法。常规的铸造镁合金晶粒细化工艺有过热处理工艺、碳变质处理法，此外塑性变形是细化镁合金晶粒的有效手段。虽然过热处理对镁合金有明显的细化效果，但是温度过高会是镁合金出现严重的氧化和吸气现象。碳变质处理法细化效果较好，但是含碳变质法中通常是往镁合金中添加C₂Cl₆或者CCl₄等含有碳原子的化合物，而这些化合物在变质过程中会释放大量的氯气，对环境和人体产生损害。塑性变形处理法设备的要求较高，且设备投资较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、无污染、能有效细化镁合金晶粒的AZ91D铸造镁合金晶粒细化的方法。本发明主要是通过常压固溶处理结合高压时效处理工艺来实现的。

本发明的技术方案如下：

(1) 常压固溶处理：首先对AZ91D铸造镁合金进行常压固溶处理，其目的是使合金中起到强化作用的元素，如铝、锌等最大限度的溶入α-Mg基体，从而得到过饱和固溶体，为时效处理创造必要的条件。固溶处理温度为400℃，保温时间为24h，冷却方式为水冷。

(2) 高压时效处理：对上述常压固溶处理后的AZ91D铸造镁合金在压力作用下进行时效处理，其主要目的是使常压固溶处理后的AZ91D镁合金在压力及温度的共同作用下发生动态回复再结晶而获得细化的组织。将上述AZ91D铸造镁合金置于CS-IIB型六面顶压机中，作用于合金上的压力升高至1～3GPa，温度加热至300~400℃，之后保温保压0.5~1h，最后断电卸压空冷至室温。

本发明与现有技术相比具有如下优点：工艺方法简单，无任何污染，AZ91D铸造镁合金的组织晶粒细化明显，仅为其铸态镁合金晶粒尺寸的l/15～1/10。

附图说明

图1为AZ91D铸造镁合金的金相组织电镜图。

图2为采用常压固溶和常压时效处理后的AZ91D铸造镁合金的金相组织电镜图。

图3为本发明实施例1获得的AZ91D铸造镁合金的金相组织电镜图。

图4为本发明实施例2获得的AZ91D铸造镁合金的金相组织电镜图。

图5为本发明实施例3获得的AZ91D铸造镁合金的金相组织电镜图。

具体实施方式：

实施例1

所用AZ91D铸造镁合金的化学成分（质量分数，%）为：8.6 Al，0.7Zn，0.2Mn，0.05 Si，0.025 Cu，0.001 Ni，0.004 Fe，0.0007 Be，0.01杂质，余量为Mg。对上述镁合金进行常压固溶处理，温度为400℃，保温时间为24h，水冷至室温。然后，将上述镁合金切割成Ф8 mm×13.5mm的圆柱体试样，并将其置于CS-IIB型六面顶压机中进行高压时效处理，压力为1GPa，加热温度为300℃，保温保压1h，断电卸压空冷至室温（约25℃）。

为与实施例1比较，对常压固溶处理后AZ91D铸造镁合金实施了常压时效处理，加热温度为400℃，保温时间是1h，空冷至室温。

金相显微组织观察表明：采用本实施方案处理后的AZ91D铸造镁合金试样中α-Mg基体的晶粒细化效果显著，平均晶粒约为34μm，而经常压固溶+常压时效处理工艺处理后的AZ91D铸造镁合金试样中α-Mg基体的平均晶粒约为174μm。

实施例2