[发明专利]一种变形镁合金及其熔铸方法和变形加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变形镁合金及其熔铸方法和变形加工方法，具体是一种添加稀土元素Dy的变形镁合金及其熔铸方法和变形加工方法。

背景技术

镁合金具有低密度、高比强度和比刚度等优点，在汽车、通讯电子和航空航天等领域得到日益广泛的应用，成为目前重要的轻质高强环保结构材料之一。变形镁合金呈现更好的延展性和综合性能。高强ZK60变形镁合金是目前应用较广泛的商用镁合金之一，其比强度已超高强7075铝合金，但其综合性能仍不能满足所有应用要求，力学性能仍有待于提高，特别是由于组织中MgZn₂相熔点仅为347℃，导致其高温拉伸力学性能较差，工作温度一般不超过150℃。稀土元素RE具有独特的核外电子排布和化学特性，可增强原子间结合力、减小原子扩散速度、形成高热稳定性的化合物，同时能减少铸锭显微疏松、降低合金热裂倾向、提高合金耐蚀性及降低合金液氧化烧损并减少氧化夹杂缺陷等。因此在镁合金中添加RE是提高其热强性的有效途径。

CN200410081258.5名称为“一种含稀土钇的高塑性镁合金”的发明专利公开了通过在ZK60合金中添加稀土Y阻碍热挤压过程中再结晶晶粒的长大，进一步细化晶粒，从而在保持合金高强度条件下提高其塑性。该发明的Mg-(5.0～8.5)Zn-(0.7～2.0)Y-(0.6～0.8)Zr合金挤压态平均晶粒尺寸为5～8④m，室温抗拉强度为322～337MPa，延伸率为18～21.5％。

CN200710011501.X名称为“有效利用稀土元素Y强化Mg-Zn-Y-Zr系镁合金及制备方法的发明专利公开了通过选取合理的Zn/Y比(6～15)，将引入到Mg-Zn-Y-Zr合金基体中准晶相的体积百分含量达到最大，从而使合金获得较高的强度且保留着较好的塑性。该发明的Mg-(5～30)Zn～(0.5～5)Y-(0.3～0.8)Zr合金的室温抗拉强度为290～360MPa，延伸率为10～18％。

上述两专利均通过添加Y来获得良好的强度和塑性，但合金室温拉伸力学性能仍有待提高，特别是在保持良好塑性基础上进一步提高强度。两者的高Zn含量将导致热裂倾向变严重，且未涉及到高温拉伸力学性能，而良好的高温拉伸力学性能将有助于拓宽镁合金的应用领域。

发明内容

本发明的目的是克服现有Mg-Zn-Zr系合金存在的强度和塑性不足，提出一种提高强度和塑性的变形镁合金。

本发明的另一个目的是提供一种所述变形镁合金的熔铸方法。

本发明的再一个目的是提供一种所述变形镁合金的变形加工方法。

本发明所述变形镁合金的组分及其重量百分比为：Zn5.0～6.0％、Zr0.3～0.9％和Dy0.3～4.3％，其余为Mg。

本发明所述最佳的变形镁合金的组分及其重量百分比为：Zn5.0％、Zr0.3％和Dy4.3％，其余为Mg。

本发明所述变形镁合金的熔铸方法：在N₂和0.2vol％SF₆混合气体保护下，待工业纯Mg熔化后升温至730℃，每隔5min依次将工业纯Zn和Mg-Zr、Mg-Dy中间合金加入熔体中；在1h内搅拌熔体两次；然后加入JDMJ型精炼剂搅拌后升温至750～760℃，静置30min；最后待熔体温度冷却至715℃，除渣后倒入强制冷却的圆柱形成型模具中，快速凝固成铸坯。

本发明所述变形镁合金的变形加工方法：上述铸坯在400℃均匀化处理8h，采用正挤压方式，挤压比为40，挤压温度为320～340℃，挤压速度为1.5～2.5m/min。

本发明所述的Mg-Zn-Zr-Dy变形镁合金挤压态平均晶粒尺寸为1～4④m；室温抗拉强度高达370～395MPa，延伸率为12～16.5％，200℃时的抗拉强度为146～171MPa。

Dy属于重稀土元素，加入Mg-Zn-Zr合金中生成高熔点Mg-Zn-Zr-Dy四元系合金相，促进变形加工过程中动态再结晶的发生和抑制再结晶晶粒的长大，提高其室温和高温拉伸力学性能，拓宽Mg-Zn-Zr系变形镁合金在汽车、通讯电子和航空航天等领域的应用。