[发明专利]一种低合金含量高强塑性镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低合金含量高强塑性镁合金及其制备方法，所述镁合金的成分按质量百分比计：Zn为1.5‑2.7％，Ce为0.1‑0.4％，不可避免的杂质含量≤0.08％，余量为Mg。该合金的制备方法包括如下步骤：(1)将精炼的镁合金熔体浇铸到铁模中制备出铸锭；(2)将铸锭均质化处理后挤压加工成板材；(3)将挤压后的板材进行等通道转角挤压(以下简称ECAP)加工后获得了高强塑性镁合金。所述的镁合金屈服强度≥243Mpa，延伸率20％。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种低合金含量高强塑性镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有密度低、比强度高、抗阻尼性能好、易于回收等优点，在国防军事、航空航天等领域应用广泛。然而镁合金具有密排六方(HCP)晶体结构，室温下能开启的滑移系少，所以其塑性加工能力较差。同时，与钢、铝等其它金属材料相比，镁合金的强度较低。为了进一步促进镁合金的工业应用，需要进一步提升其强塑性。

现有技术提高合金强塑性的方法主要是通过提高合金含量以及复杂工艺相结合的方式：一是形成高合金体系，其中包括增加合金添加量或者增大稀土添加量；二是采用复杂加工工艺，其中包括高温长时间加热，慢挤压以及多道次高温轧制等工艺。这将增加生产成本、使得工艺复杂以及产生高能耗。因此如何降低合金成本、简化工艺、实现短流程和低能耗的情况下，开发出高强塑性镁合金是目前亟待解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述技术难题，本发明提供了一种低合金含量高强塑性镁合金，所述的合金成分按质量百分比计：Zn为1.5-2.7％，Ce为0.1-0.4％，不可避免的杂质≤0.08％，余量为Mg；

所述镁合金的制备方法包括如下步骤：

(1)在体积比为1-10:99-90的SF₆和CO₂混合气体的保护下，将商业纯镁在630-650℃加热熔化获得熔体，打渣去除熔体表面杂质和氧化层，再向上述熔体中加入商业纯锌以及镁铈中间合金，静置、保温15-30min后，再将熔体进行搅拌、吹气、打渣处理，再次静置、保温15-30min后，浇铸到200-300℃的铁模具中获得镁合金铸锭；

(2)将步骤(1)获得的镁合金铸锭进行多级均质化热处理，并冷水淬火，获得均质化热处理后的镁合金铸锭；

(3)将步骤(2)获得的镁合金铸锭进行挤压，挤压温度为300-400℃，挤压速度为3-6min/m，挤压比为12-18:1，获得镁合金板材；

(4)将步骤(3)获得的2-10块镁合金板材放入ECAP模具中，在150-220℃保温15-30min，然后采用Bc路线进行2-4道次的ECAP加工后获得高强塑性镁合金，挤压速率为2-5mm/min，所述Bc路线为每道次加工后将合金板材顺时针旋转90℃后放入模具。

进一步地，步骤(2)所述的多级均质化热处理为：在300-330℃保温6-8h，再在380-420℃保温3-6h，最后在440-460℃保温2-4h。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

本发明通过组分、组分配比以及工艺的协同作用，同时实现如下技术效果：

(1)本发明将多级均质化热处理、快挤压、低温少道次ECAP相结合，无后续加工和热处理。同时，与现有的采用慢挤压(挤压速度为：17-100min/m)或6道次及以上ECAP工艺制备高合金含量镁合金相比，本发明采用的挤压速度(3-6min/m)快，ECAP加工温度、道次低，实现了短流程、低能耗、低成本制备高强塑性镁合金。