[发明专利]一种ZK60镁合金热处理工艺及其性能研究

说明书

本发明公开了一种ZK60镁合金热处理工艺及其性能研究，属于镁合金加工领域，本发明从固溶处理和时效处理相结合的热处理方法研究了高强度变形镁合金ZK60的热处理工艺，以及热处理工艺对合金组织和性能的影响，ZK60镁合金的最佳固溶处理工艺为500℃保温3h，最佳的时效处理工艺为180℃保温12h，具有使镁合金的发展摆脱长期以来主要以铸造镁合金为主的现状，加大变形镁合金在工业产品中的应用，推进镁合金产业化进程，从而促进整个变形镁合金领域的迅速发展的优点。

技术领域

本发明属于镁合金热处理技术领域，具体涉及一种ZK60镁合金热处理工艺及其性能研究。

背景技术

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，与其它金属结构材料相比，镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，减震性、电磁屏蔽性和抗辐射能力强，易切削加工、易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航天、航空和国防军事等领域中具有广阔的应用前景，被誉为21世纪的“绿色工程材料”，成为21世纪重要的商用轻质结构材料。

ZK60属于高强度变形镁合金，是Mg-Zn-Zr合金系中性能很优越的一种，镁合金由于其优异的综合性能,广泛地应用于航空工业、汽车运输工业、结构材料工业、电子工业、精密机械工业等领域。然而，目前大部分镁合金产品为铸造镁合金，由于目前尚无Mg-Zn-Zr三元合金相图，所以人们对其组织的研究只能依靠Mg-Zn、Mg-Zr、Zn-Zr二元合金相图进行分析，对于变形镁合金的研究和应用都还处于基础阶段，因此作为新型高强度变形镁合金ZK60合金应用还不广泛。

ZK60合金之所以受到人们的青睐，是因为它是现在所有商用镁合金中强度最高的一种，又由于镁合金本身轻的缘故，因此ZK60合金几乎是所有材料中比强度最高的一种。然而ZK60合金并不是无懈可击的材料，它还存在如热裂倾向严重、塑性差等诸多缺点，对于ZK60镁合金的研究主要集中在对其力学性能研究、超塑性研究以及表面处理研究等方面。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种ZK60镁合金热处理工艺及其性能研究，通过采用固溶处理和时效处理相结合的方法，研究ZK60镁合金合金相的形成和转变规律，解决了现有技术中关于新型高强度变形镁合金ZK60热处理工艺研究缺乏的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种ZK60镁合金热处理工艺，该工艺包括固溶处理和时效处理，具体步骤如下：

1)固溶处理：将ZK60镁合金样品放入加热容器中，覆盖石墨粉，密封加热容器，将加热容器放入加热箱内，进行一次保温处理，保温结束后，取出加热容器进行空冷；

2)时效处理：将步骤(1)空冷处理后的样品，放入加热箱内，进行二次保温处理，温度为150-210℃，时长8-16h，保温结束后，取出加热容器进行空冷；

3)样品制备：将处理后的样品在水砂纸上研磨，然后在金相砂纸上研磨，最后用人造金刚石研磨膏抛光至镜面。

优选的，所述合金样品的包括如下质量百分比成分：Zn 4.8-6.2％，Zr 0.3-0.9％，Cu≤0.05％，Si≤0.05％，Fe≤0.05％，Ni≤0.005％，Al≤0.05％，Mg余量，Zn是ZK60合金的第一主加元素。

优选的，所述一次保温处理的温度为380-520℃，时长为1-5h，由于镁合金中原子扩散较慢，因而需要较长的固溶时间以保证强化相充分固溶，固溶加热温度通常只比固相线低5-10K，这样才能使第二相充分溶解到基体中形成固溶体，在后续时效过程中析出更多的沉淀相来增强合金。

优选的，所述二次保温处理的温度为150-210℃，时长8-16h，在149℃以及更高的温度范围内形成过渡析出相β1′(MgZn′)保证析出强化效应。