[发明专利]一种制备AZ31‑RE变形镁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体而言，涉及一种制备AZ31-RE变形镁合金的方法。

背景技术

AZ31是镁合金中应用最广泛的变形镁合金，其具有细小致密的组织、高的强度和好的延展性，适合于塑性变形加工，如挤压、冲压、轧制、锻造、拉拔等，其在汽车、国防军工、航空、航天、电子等工业领域有着显著的优势，显示出极大的应用前景。

AZ31镁合金的合金元素含量较低，第二相Mg₁₇Al₁₂数量少，无法通过热处理强化。通常通过加入稀土Nd、Ce、Y、La等元素来提高AZ31镁合金的性能，即制备AZ31-RE变形镁合金。加入稀土元素后，在AZ31镁合金中，稀土元素能够与Mg、Al以及其它合金元素(如Zn、Zr、Mn)生成镁稀土强化相和稳定相，如此，不仅能够提高合金的室温力学性能，而且在高温时能钉扎晶内位错和晶界滑移，显著改善了合金高温力学性能。此外，稀土加入AZ31镁合金中，还能促进合金表面氧化膜由疏松变为致密，降低合金在液态和固态下的氧化倾向，提升合金的耐蚀性、耐磨性等。由于AZ31镁合金中加入稀土元素后，综合性能得到大大提高，所以含有稀土元素的AZ31-RE变形镁合金广受欢迎。

而目前，AZ31-RE变形镁合金的制备方法都是先采用熔化精炼法加入稀土元素，再塑性加工成形。然而，在熔化精炼过程中，需要添加覆盖剂、精炼剂或者其它气氛进行特殊保护，如此，就会导致大量的材料被氧化和烧损，大量的镁残留在废渣中，稀土元素原始添加量和实际产品含量不一致。而且，熔化设备的精度要求高，安全系数低，对环境污染也严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备AZ31-RE变形镁合金的方法，此方法能够有效减少原料的氧化，降低原料烧损率，而且能够有效的降低对环境的污染。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

一种制备AZ31-RE变形镁合金的方法，包括以下步骤：

a.将第一屑料与第二屑料混合，然后冷压，得到坯料；

第一屑料为AZ31镁合金的屑料，第二屑料为Mg-RE中间合金的屑料，第一屑料与第二屑料的质量比为4～299:1；

冷压的方法为：在180～350MPa下压制20～60s；

b.对坯料进行热挤压，然后冷压；

热挤压包括将坯料在350～400℃下保温10～20min；

冷压的方法为：在300～400MPa下压制20～60s；

c.重复至少一次步骤b，然后再次进行步骤b的热挤压。

优选地，在本发明较佳实施例中，上述第一屑料的大小为(0.01～13)mm×(0.01～5.9)mm×(0.01～1.65)mm。

优选地，在本发明较佳实施例中，上述第二屑料的大小为(0.01～5.5)mm×(0.01～2.5)mm×(0.01～1.55)mm。

优选地，在本发明较佳实施例中，上述步骤b中，坯料以10～20℃/min的速度加热至350～400℃。

优选地，在本发明较佳实施例中，上述步骤b中，热挤压的挤压条件为：挤压速度为0.2～0.5mm/s，挤压比为25～35:1。

优选地，在本发明较佳实施例中，上述步骤b中，在热挤压之后，在冷压之前，还包括：将坯料切割成长度为5～20mm的短合金棒材。

优选地，在本发明较佳实施例中，AZ31-RE变形镁合金中，稀土元素的质量百分含量为0.1～4％。

优选地，在本发明较佳实施例中，上述Mg-RE中间合金中，稀土元素为镧系元素、钪、钇中的一种或多种。

相对于现有技术，本发明包括以下有益效果：本发明通过在固相温度区间进行塑性加工，来制得AZ31-RE变形镁合金。制备过程中，只需要将原料屑料进行形变处理，而无需往原料中添加助剂、进行熔化处理，如此，本发明提供的方法就能够有效降低甚至避免原料的氧化(特别是镁的氧化)或烧损，降低镁的残留率以及工业废料的产生概率，其中稀土元素原始添加量和实际产品含量一致，实收率达100％，整个制备方法环保节能，而且能够降低生产成本。

另外，在利用本发明提供的制备方法制备AZ31-RE变形镁合金的过程中，由于经过多次冷压、热挤压处理，AZ31镁合金塑性变形较大，材料进行回复和再结晶，所以晶粒得到显著细化，而稀土元素的弥散强化，使得AZ31-RE变形镁合金中生成镁稀土强化相和稳定相，进一步提高了合金的性能。

附图说明