[发明专利]强化AZ系镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化AZ系镁合金，本发明还提供了该种强化镁合金的制备方法，属金属材料及冶金领域。

背景技术

　镁合金作为最轻质的商用金属工程结构材料，因其具有比重轻、比强度比刚度高、阻尼减振降燥能力强、液态成型性能优越、能屏蔽电磁辐射、易于回收利用等显著优点，使其特别适合于汽车、摩托车等交通工具和计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工、军事等领域的应用，被誉为“21世纪的绿色结构材料”。

变形镁合金与铸造镁合金相比具有更高的强度、更好的塑韧性和优良的综合性能，更适合于制造大型结构件和满足结构多样化的要求。变形镁合金中最常用的合金系是以Mg-Al为基础的Mg-Al-Zn系，Mg-Al-Zn系镁合金是目前塑性成型性、力学性能和综合性能等指标均较好的变形镁合金体系，得到了工业界的广泛重视，但其强度和塑性仍然是限制其广泛应用的最大阻碍。由于目前的AZ系镁合金中合金元素含量较低，在常温下基本都是以固溶形式存在，形成Mg₁₇Al₁₂第二相的量又非常少，因此不能进行热处理强化。而细晶强化可以在改善镁合金的塑性成形性的同时提高其强度，是目前用于提高AZ系镁合金性能的主要方法。

目前，AZ系镁合金研究较多的强化剂有碳(C)、钙(Ca)、稀土(RE)、锶(Sr)等，主要通过添加一种或几种元素来改善其组织，从而达到提高强度的目的。目前的研究结果表明当Sr添加量达到1%时，室温下合金的屈服强度有所提高，但拉伸性能和延伸率均减小；而Sr添加量增大，合金高温下的机械性能也提高，但拉伸性能和延伸率仍然会减小。因此业内人士希望寻找到一种既能提高AZ系镁合金的屈服强度，又能提高AZ系镁合金的塑性（即抗拉强度和延伸率）的强化AZ系镁合金及其制造方法从而推动AZ系镁合金的工业化应用。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种Sr的含量小，但是强度高、塑性高的强化AZ系镁合金，本发明还提供了该种强化镁合金的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种强化AZ系镁合金，该合金按重量百分比由以下组分组成：Al 3.4%-6.5%，Zn 1.2%，Mn 0.4%，Sr 0.015-0.206%，余量为Mg。

本发明的强化AZ系镁合金的屈服强度、延伸率、抗拉强度均提高了。

作为优选：该合金按重量百分比由以下组分组成：Al 5.2%，Zn 1.2%，Mn 0.4%，Sr 0.105%，余量为Mg。这种配比的强化AZ系镁合金的屈服强度、延伸率、抗拉强度均得到了显著的提高。

本发明的Al-Sr强化AZ系镁合金的制备方法为：按照以下步骤完成：

a)熔炼制锭：将AZ系镁合金母合金放入250-350℃下预热的坩埚中待熔化后升温至700-800℃，打渣，去除漂浮在熔融液表面的杂质，然后在熔融液表面均匀撒上二号溶剂保护；然后再将在250-350℃下预热20～30分钟的Al-Sr中间合金用打渣瓢迅速压入熔融液的液面下，保温静置4-6分钟，搅拌混合均匀，再静置50-70分钟；静置后再打渣，并浇铸入预热到250-350℃的铁质模具中得到铸锭，浇注温度为650-700℃；

b)均匀化：将步骤a)得到的铸锭在410～420℃温度下，保温10-14小时，进行均匀化处理，然后冷却至室温得到的合金锭；

c)热挤压：将步骤b)得到的合金锭在250-350℃温度下预热2小时后进行热挤压得到强化AZ系镁合金，挤压温度为300-350℃，挤压速度为4～6m/min，挤压比为25-30%。

本发明采用添加Al-Sr中间合金强化AZ系镁合金的机理在于：一方面，Al在镁中主要表现了固溶强化及时效强化作用，Al在镁中的溶解度随温度降低而下降，当合金凝固时过饱和固溶体中析出弥散、平衡的β-Mg₁₇Al₁₂强化相，提高镁合金的强度。另一方面，锶的原子半径比镁大（R_Sr=2.15，R_Mg=1.60），Sr在镁合金中的固溶度低，凝固过程中锶会在固—液界面富集，影响了晶粒的生长动力学，从而使晶粒细化，从而提高合金强度。因此，由于Sr元素对合金的晶粒细化作用和Al元素的强化作用，使得当Sr含量仅为0.015%-0.206%的情况下合金的强度和塑性均有所提高。

在上述技术方案中：所述AZ系镁合金母合金为AZ31镁合金锭，且其按重量百分比由以下组分组成：Al 3.2%，Zn 1.2%，Mn 0.4%，余量为Mg。