[发明专利]一种低稀土含量的高速挤压镁合金变形材及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种低稀土含量的高速挤压镁合金变形材及其制备工艺，属于金属材料技术领域。该镁合金成分范围为(wt.％)：Zn 0.1～2.0wt.％，RE 0.1～0.9wt.％，镁含量为平衡余量。本发明的镁合金添加了微量或少量稀土元素(RE)，有效降低了合金成本。采用挤压出口速度大于24m/min的速度生产，挤压生产效率高，降低了挤压材的成本，所得挤压材表面光滑、无表面裂纹，保障了挤压材成品率；同时，所得挤压材还可能具有弱基面织构或弱非基面织构、其最大极密度值≤4；优化的成分可以使挤压材的室温伸长率≥25％。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种低稀土含量的高速挤压镁合金变形材及其制备工艺。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、导热性和导电性优良、电磁屏蔽性能好、可回收等一系列优点，被誉为“二十一世纪绿色结构材料”。近年来汽车工业的迅猛发展以及人们对汽车节能、安全、环保意识的增强，使镁合金在汽车等交通运输领域越来越受关注。但是由于镁合金是密排六方晶体结构，其塑性加工性能较差，限制了其规模化应用。

挤压变形加工是一种细化材料晶粒和组织的有效热加工方法；挤压变形加工使材料在一次成形过程中承受较大的变形量，挤压加工后不仅消除铸锭中的气孔、疏松和缩孔等缺陷，还改善挤压产品性能，提高材料的强度与塑性，而且挤压产品品种多、规格全，可以获得板材、棒材、型材和管材。然而与铝合金相比，镁合金挤压材生产成本高，严重限制了其商业化生产和应用。生产相同规格的汽车用型材，镁合金挤压的成本甚至比铝合金高3倍之多，这主要是镁合金挤压速度低所致。例如，典型商业镁合金AZ31的挤压出口速度在10-20m/min，是典型铝合金的1/5-1/2，而具有较高强度的商业镁合金AZ61、AZ80和ZK60合金的挤压速度仅为典型铝合金的1/10。所以通过提高挤压速度的手段降低镁合金挤压材的生产成本，对推广变形镁合金的应用，拓展市场尤为重要。

中国专利(公开号CN101805866A)公开了一种高速挤压的镁合金变形材及其制备方法，该专利采用出口速度不小于15m/min的挤压工艺生产挤压材。该专利的挤压材含有比较多的稀土金属元素Ce和Y。中国专利(公开号CN104032195A)公开了一种含少量稀土元素(La)的镁合金高速挤压变形材，其化学成分为0.1～0.8wt.％Al，0.1～0.6wt.％Ca，0.1～0.6wt.％Mn，0.05～0.4wt.％La，其余为Mg。该专利的合金为Mg-Al系合金，采用出口速度不小于20m/min的快速挤压工艺生产挤压材。然而，这些专利都属于Mg-Al系合金，而且其挤压速度仍然比工业铝合金的挤压速度低，挤压材的室温塑性和后续成形性能也未考虑。

目前市场上，采用高速挤压生产(>20m/min)镁合金挤压材的种类甚少、尚无高速挤压的Mg-Zn系挤压材；挤压材的室温塑性和室温成形性能也未考虑，生产的挤压材无法满足航空航天、汽车、高铁、3C产品等领域的大量需求。因此，迫切需要开发高挤压速度生产的Mg-Zn系挤压材及其制备工艺，丰富低成本镁合金挤压材的种类，对推广变形镁合金商业化应用具有重要意义。

发明内容

针对目前商业镁合金(如Mg-Al-Zn系及Mg-Zn-Zr系合金)以及现有专利报道的挤压材的挤压速度低、挤压材的室温塑性差，导致生产和应用成本高的问题，本发明提供一种低稀土含量的高速挤压镁合金变形材及其制备工艺，该挤压材采用出口速度不小于24m/min的挤压工艺生产，所得挤压材表面光滑、无任何表面裂纹，同时挤压材具有弱基面织构或弱非基面织构，其最大极密度值≤4，优化的成分可以使挤压材的室温延伸率≥25％。本发明镁合金挤压材含少量或微量稀土元素，挤压速度高，挤压材室温延伸率高，大大降低了挤压材的生产和应用成本，对推动变形镁合金在航空航天、汽车、高铁、3C产品等领域的应用有积极意义。

本发明的技术方案是：