[发明专利]适用于工程结构件的高性能Mg-Y-Zn-Li镁合金制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于工程结构件的高性能Mg‑Y‑Zn‑Li镁合金制备方法，属于有色金属热挤压成型加工技术领域；该方法是先将熔化后的Mg‑Y‑Zn镁合金中加入Li，镁合金的加Li温度为670‑690℃；之后升温至740‑760℃进行保温，然后依次进行精炼和浇注，得到铸态Mg_94‑xY₄Zn₂Li_x镁合金，x=0,1,5,9,13；将铸态Mg_94‑xY₄Zn₂Li_x镁合金进行固溶处理，再将经过固溶处理得到的固溶态Mg_94‑xY₄Zn₂Li_x镁合金进行热挤压变形；本发明方法细化了镁合金初始晶粒尺寸并强化了镁基体，进而提高了镁合金综合力学性能。

技术领域

本发明属于有色金属热挤压成型加工技术领域，具体涉及一种适用于工程结构件的高性能Mg-Y-Zn-Li镁合金制备方法。

背景技术

含长周期堆垛有序(Long-period stacking ordered, LPSO)结构的Mg-RE(RareEarth)-Zn变形镁合金具有优异的室温和高温力学性能，已成为开发高强高韧镁合金的一个重要研究方向。此外，Y属于轻稀土元素且价格相对便宜、密度小，可以与Mg形成共晶化合物，具有显著的第二相强化效果，从而使得Mg-Y-Zn系镁合金备受关注。18R是Mg-Y-Zn系镁合金凝固过程中沿着晶界逐渐形成的，而14H是在随后的热处理过程中从过饱和的α-Mg基体中析出或者是由18R转变而来的。18R和14H的密排面、密堆积方向、密排层的层错类型以及溶质元素在结构中的有序富集状态等均基本相同，两者最大的区别是周期数不同，即单胞中包含的原子层数不同。

目前，关于18R向14H转变的现象已被许多研究者所证实。Chen等人的研究表明，铸态Mg-1.2Zn-3.4Y-4.7Gd-0.5Zr合金组织由α-Mg基体，Mg₅(Gd, Zn, Y)相和18R相组成。而经400 ^oC均匀化处理后，分别发生了Mg₅(Gd, Zn, Y)向14H和18R向14H的转变。此外，Liu等人分别对比了铸态Mg₉₇Y₂Zn₁合金和挤压态Mg₉₇Y₂Zn₁合金在500^oC下热处理过程中18R 和14H的转变行为。研究结果表明，晶界处的18R在热处理过程中几乎不发生转变，而14H会先从α-Mg基体中析出随后又逐渐分解；在挤压合金中，晶界处的18R在热处理过程中逐渐被分解，而α-Mg基体中的14H相随热处理时间的延长而逐渐增多。Zhu等人认为退火时18R可以直接转变为14H相，该转变需要18R相中堆垛层错的形成和Shockley不全位错的协调运动，并且在发生原子层错排的18R处更易形成14H。由此可见，18R向14H的转变是一个复杂的过程，并且与α-Mg基体中溶质原子的分布以及位错密度密切相关。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种适用于工程结构件的高性能Mg-Y-Zn-Li镁合金制备方法，本发明通过Li的加入对Mg-Y-Zn系镁合金的凝固组织以及力学性能产生影响，再通过热挤压变形制备出一种新的高强韧的Mg-Y-Zn-Li镁合金。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种适用于工程结构件的高性能Mg-Y-Zn-Li镁合金制备方法，包括以下步骤：

在熔化后的Mg-Y-Zn镁合金中加入Li，之后升温至740-760℃进行保温，然后依次进行精炼和浇注，得到铸态原子百分比为Mg_94-xY₄Zn₂Li_x的镁合金，x=0, 1, 5, 9, 13；所述Mg-Y-Zn镁合金加Li的温度为670-690℃。