[发明专利]一种具有弱织构的Mg-LRE-HRE-Zn系变形合金的制备方法

说明书

本发明涉及镁合金材料技术领域，具体涉及一种具有弱织构的Mg−LRE−HRE−Zn系变形合金的制备方法；具体制备工艺如下：原料预热、合金熔炼、均匀化处理和塑性加工；具体是一种通过低成本的稀土微合金化的方式来弱化变形镁合金板材织构，得到的变形合金板材具有弱化的非基面织构，从而改善镁合金板材的室温塑性成形能力；本发明所用生产设备均为普通设备，生产工艺简单，操作方便；得到的合金板材成形性能良好，显微组织为均匀的动态再结晶等轴晶组织。

技术领域

本发明涉及镁合金材料技术领域，具体涉及一种具有弱织构的Mg−LRE−HRE−Zn系变形合金的制备方法。

背景技术

镁合金是迄今为止在工程中应用的最轻的金属结构材料。近年来，随着降低能耗和环境保护要求的增强，镁合金逐渐成为军事工业、汽车工业、航空航天、消费类电子产品领域的理想替代材料。我国作为原镁的生产大国，开发具有市场竞争力的变形镁合金不仅可以拓展镁的使用范围，还可以提高镁的出口附加值。

然而，阻碍变形镁合金大规模应用的主要问题是镁合金的室温加工变形性能差，成品率低，深加工成本高。镁属于密排六方结构，滑移系数量少且对称性差，容易导致其在挤压、轧制等变形加工过程中形成强烈的晶体学织构，给后续成型带来不利。这种晶粒的择优取向也造成了其力学性能的各向异性，这是在变形镁合金产品应用中的一个重要问题。在变形镁合金的开发领域中，主要有以下三种方法来改善镁的加工塑性：（1）升高变形加工温度；（2）通过强变形降低镁晶粒尺寸，从而减弱变织构，以提高合金塑性；（3）添加合金元素，可以通过合金化引起镁晶格的变化，改变孪晶或者滑移系的临界剪切应力等，进而改变合金的变形方式（滑移或者孪晶模型），减弱合金的织构，增加合金的塑性。

比较上面三种方法发现，通过提高合金的变形温度，不仅浪费能源，试验条件苛刻，而且容易重结晶，导致合金的综合力学性能下降；通过强变形提高合金的塑性是一种很有效的方法，主要的不足是因为合金的尺寸不容易控制，试验条件比较复杂；通过合金化是一种直接，有效，简单的方法，如果能通过合金化的方法减弱或者改变合金变形过程中的织构，再结合其他的变形手段，就有可能开发出新型高塑性的变形镁合金。

稀土元素（RE）包括轻稀土元素（LRE）和重稀土元素（HRE）；稀土元素和镁元素之间的原子半径差别较大，稀土固溶后容易导致镁基体晶格发生变化，减弱变形合金的织构，改变合金的力学性能各相异性。此外，稀土在镁合金中具有优异的净化熔体、改善组织、生成强化相、提高合金机械性能等作用。然而，目前的研究主要集中在高稀土含量的镁合金中，虽然高含量的稀土元素能显著增加合金的强度与耐热性，但在增加合金成本的同时也明显增加了合金的密度，使镁合金失去了轻量化的独特优势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，采用以下技术方案解决其技术问题：

本发明涉及的一种具有弱织构的Mg−LRE−HRE−Zn系变形合金的制备方法如下：

（1）原料预热：首先将纯镁、纯锌和镁稀土中间合金进行预热；

（2）合金熔炼：熔炼炉采用通有保护气氛的电阻炉或中频电磁感应炉，首先加入纯镁，升温将纯镁完全融化，然后依次加入镁稀土中间合金与纯锌，待所有原料熔化后对熔体进行搅拌，待熔炼完成后，熔体降温至一定温度后静置处理，然后，倒入冷却结晶器中，使用铸造机以一定速度进行直冷式半连续铸造；得到合金铸锭；

（3）均匀化处理：采用通有流动氩气保护气氛的大型箱式热处理炉对合金铸锭进行均匀化热处理，得到铸态合金坯料；

（4）塑性加工：本发明所用的塑性变形工艺包括挤压工艺、轧制工艺或两者的结合，得到的产品即为Mg−LRE−HRE−Zn系变形合金。

进一步的，步骤（1）所述的纯锌的用量为0.3wt.%~0.5wt.%；