[发明专利]一种双相组织的高性能镁合金板材制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属镁合金制备及加工技术领域，具体为一种双相组织的高性能镁合金板材制备方法。

背景技术

镁合金具有密度小、比强度高、电磁屏蔽效果佳、阻尼减震性能好、易回收等优点，在汽车、军事、航空航天等方面有广泛的应用前景。

由于镁合金的晶体结构为密排六方结构，低温变形时变形仅限于{0001}基面滑移和拉伸孪晶，变形过程中容易出现强烈的基面织构，因此导致普通铸造镁合金的塑性与力学性能较差。例如，Mg-Al-Zn系变形镁合金多用传统铸造方法生产，基体晶粒尺寸粗大（30～100μm），该工艺下的镁合金中不但其第二相粒子尺寸较大而且沿晶界还会分布大量高温稳定性差的Mg₁₇Al₁₂等脆性相。这些第二相粒子在热加工或热变形过程中能够重新溶入基体中导致合金力学性能不稳定，如果在低温变形时则容易造成镁合金的脆性开裂。

轧制工艺是生产镁合金板材的重要工艺方式。通常，压铸工艺中由于受到镁合金流动性的限制难以制备出尺寸较大的薄壁产品，如汽车面板等，而通过轧制的方法则可弥补压铸工艺中不能获得多种性能优异变形镁合金板材的缺点，但轧制过程中由于镁合金变形困难、道次压下量小（通常在10%左右），故对轧制温度的依赖性强，它需要在250～400℃范围内进行轧制才相对容易，这就使得镁合金板材的生产流程长、成材率低，从而限制了镁合金的应用与发展。

目前，充分利用与发挥镁合金中第二相组织稳定性高的特点，通过控制镁合金中第二相粒子的尺寸、种类及形貌，首先形成具有“双相组织”的镁合金原始坯料，进而合理控制它们在轧制变形中的织构变化来生产出具有“双相织构”微观结构的高性能镁合金板材的制备方法，尚未见有公开提出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双相组织的高性能镁合金板材制备方法，该方法解决了镁合金在轧制工艺变形条件下的高温力学性能及稳定性较差、板材成材率低、轧制工艺流程长等问题。

技术解决方案：

一种双相组织的高性能镁合金板材，以Mg为基体，再添加合金元素、微量合金元素，其质量百分比为，Al质量分数为0-13%，Zn质量分数为0-6%，Ca质量分数为0-8%，Mn质量分数为0-2%，Zr质量分数为0-6%，Li质量分数为0-15%，RE质量分数为0-6%，其余为杂质。

一种双相组织的高性能镁合金板材制备方法，镁合金成分的质量百分比为，Al质量分数为0-13%，Zn质量分数为0-6%，Ca质量分数为0-8%，Mn质量分数为0-2%，Zr质量分数为0-6%，Li质量分数为0-15%，RE质量分数为0-6%，其余为杂质；将上述物料采用喷射沉积或快流制粉或粉末冶金方法制备出“双相组织”微观结构镁合金的原始合金坯，“双相组织”微观结构镁合金的原始合金坯通过挤压、锻造、轧制、冲压“预变形”形成具有“双相织构”的预变形坯，预变形坯经热轧制或冷轧制制成成品。

进一步：镁合金双相组织微观结构包括：小于20μm的α-Mg基体相，还包括第二相粒子，该第二相粒子平均尺寸在0.2～5μm之间，形貌为圆球状且弥散分布于基体相中。

进一步：第二相粒子包括Al-Ca相，Mg-Ca相，Al-Re相，不含有Mg₁₇Al₁₂相。

进一步：其预变形过程中所形成的“双相织构”包括α-Mg基体所形成的“单向织构”和平均直径为0.2～5μm的圆球状“第二相粒子织构”。

进一步：热轧制之前对预变形坯要进行热处理，温度为250～400℃之间，保温时间30～60min；热轧制条件：轧辊预热至200～250℃，轧制温度范围为250～400℃，道次变形量在5～15%之间，总变形量为30～60%。

本发明的优点如下：

1.本发明设计了一种双相组织微观结构的高性能镁合金板材制备方法，该方法可以通过喷射沉积、快流质粉及粉末冶金的技术进行制坯，通过调控加入镁合金中的合金成分，使原始合金坯中基体相的尺寸能细化到小于20μm，并且基体中得到的第二相粒子尺寸在0.2～5μm之间、形貌为“圆球状”且弥散分布在基体相中，该类细小的第二相粒子高温稳定性强、无Mg₁₇Al₁₂等“随温度升高而重溶”的不稳定相的存在，主要类型是形成了Al-Ca、Mg-Ca、Al-Re相等稳定相，因此它们与细小的α-Mg基体相形成了稳定的“两相组织”，能综合地提高材料的强度、塑性等力学性能。